桥梁结构的优化案例。

作者：王朗 刘钦 吴辰 陈仲 陈彪

指导老师：

【1】 技术背景

本次设计针对桥梁结构，应用背景为桥梁工程。结构应用过程中承受桥梁使用过程中承受竖向均布荷载，桥墩在水中收到的水流冲击集中力作用，车辆在桥面上分布不均匀的弯矩，桥梁侧面受到的均布风荷载，桥墩底面与桥面两侧的固定约束。桥面总体会受到压弯作用与扭转变形。常规设计会根据既有规范对结构进行设计，但是这种设计往往不考虑结构用料，会造成一定程度的浪费。为了更好的优化结构受力及结构传力性能，本案例对桥面与墩柱的承接部分结构进行优化设计。

【2】 模型资料

本次分析模型针对结构的桥面与墩柱的承接部分，其模型尺寸见图1，

                 

 

 

      图1桥梁整体结构及其尺寸

模型使用中承受桥梁使用过程中承受竖向均布荷载，桥墩在水中收到的水流冲击作用，车辆在桥面上分布不均匀的弯矩，桥梁侧面受到的均布风荷载，桥墩底面与桥面两侧的固定约束。荷载作用承受桥梁使用过程中承受竖向均布荷载，桥墩在水中收到的水流冲击的集中力作用，车辆在桥面上分布不均匀的弯矩，桥梁侧面受到的均布风荷载。它们分别作用在结构的各桥面表面，墩柱位置，桥面两端，桥面两侧。

【3】 建模及分析过程

1. 模型

 

 

2.荷载及边界条件

桥梁使用过程中承受竖向均布荷载，桥墩在水中收到的水流冲击作用，车辆在桥面上分布不均匀的弯矩，桥梁侧面受到的均布风荷载，桥墩底面与桥面两侧的固定约束。荷载作用承受桥梁使用过程中承受竖向均布荷载，桥墩在水中收到的水流冲击的集中力作用，车辆在桥面上分布不均匀的弯矩，桥梁侧面受到的均布风荷载。

3.  荷载作用下结构的受力云图及变形云图

 

【4】 优化参数设定

为了更好的优化模型使模型的结构更加节约材料，对模型进行了xxx优化，优化控制参数为质量空间为质量总体积的30%,40%和45%，厚度约束最小为0.035744m.

【5】 优化结果

经过计算优化结果如下：

30%:

 

40%:

 

45%:

 

为了更加合理的使用，并给结构一定的安全储备，选择质量空间为质量总体积的40%为最终优化结果进行优化设计。

【6】 最终设计

经过优化后 ，对结构的形式进行如下设计给出相应的尺寸图