钢筋混凝土结构典型D区的渐进性结构拓扑优化方法研究

发布时间：2021-10-28 20:31

　　渐进性结构优化ESO（Evolutionary Structural Optimization）方法是拓扑优化TO（Topological Optimization）的重要手段,而钢筋混凝土结构干扰域—D区（Disturbed Region）的受力体系则表现为拉压杆模型。本文以混凝土结构典型D区拉压杆模型的构形为依托,对ESO下的TO方法进行了如下研究:（1）一般编程研究。利用有限元软件Abaqus的Python脚本语言,对该软件做二次开发,以ESO方式,实现了拓扑优化。（2）线弹性阶段的渐进性结构拓扑优化研究。运用所开发的程序,对深梁、局部承压、转向块、横隔梁、梁托、桥墩盖梁、桥墩盖梁节点这七类钢筋混凝土结构典型D区,进行了线弹性阶段的拓扑优化,构造其拉压杆模型。其中,围绕ESO-TO的三个组成部分:单元删除标准、平滑化手段与构形终止标准,全面检验了现行研究成果,进而提出了多种修正补充。对比分析表明:所得结果优于现成果。（3）非线性阶段的渐进性结构拓扑优化研究。对ESO-TO方法提出了非线性阶段的单元删除标准与构形终止标准,实现了钢筋混凝土结构典型D区的非线性拓扑优化,并以钢筋混凝土... 

【文章来源】：武汉轻工大学湖北省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

深梁的拉压杆模型

文献[17]通过逐次线性逼近法得出了常规的均匀网格状配筋承台冲切承载力的计算公式，其中的三维压杆强度是冲跨比与混凝土强度的函数。与国内外众多承台冲切破坏的试验数据比较知，该公式准确性、适应性、变异性均较好，合理可靠。文献[18~20]则给出了三种合理配筋形式的承台冲切承载力计算公式，这三种合理配筋情况分别为：○1 集中于桩底区域布置底部纵筋的承台[18]；○2 配置腹部水平钢筋网的承台[19]；○3 配置型钢桁架的承台[20]。随后，文献[21]又对第○1 种配筋形式的计算做了改进。目前，压杆强度的研究主要针对三维情况。○2 拉杆强度拉杆强度为拉杆钢筋的屈服强度，其承载力sT可表示为：s s yT = A f(1.3)式中：sA ——拉杆范围内钢筋横截面积；yf ——钢筋屈服强度。○3 节点区强度节点区是各杆件相交的区域，根据杆件的压、拉情况，可分为 C-C-C 节点、C-C-T节点、C-T-T 节点和 T-T-T 节点(图 1.2)。

始于荷载作用处终于结构边界处(图1.3a)。勾勒出荷载路径后，再根据平衡条件增加拉杆与压杆并将曲线变为多段折线即完成构形(图 1.3b)。(拉压杆模型图中，虚线代表压杆，实线代表拉杆，下同。)荷载路径法最早由 Schlaich 等人提出[3][6]，使用时应注意以下几点：○1 荷载路径两两不相交，并在力的作用点处与力的作用方向平行；○2 根据荷载路径的凹凸性，可判断出沿程的拉、压杆范围，但具体的拉、压杆数量与位置需人为指定；○3 荷载路径越短越好。目前，国内外一些学者将荷载路径引申为力流线，通过对力流线的定量研究来确

【参考文献】：
期刊论文
[1]集中于桩顶区域布置底部纵筋承台冲切承载力的计算[J]. 郭宏磊.  工业建筑. 2015(02)
[2]渐进结构优化法（ESO）和双向渐进结构优化法（BESO）的近期发展[J]. 谢亿民,黄晓东,左志豪,唐继武,荣见华.  力学进展. 2011(04)
[3]配置腹部水平钢筋网的柱下承台冲切承载力研究[J]. 郭宏磊.  土木工程学报. 2010(05)
[4]渐进结构优化法的基本理论及应用[J]. 谢亿民,杨晓英,Ｇ．Ｐ．Ｓｔｅｖｅｎ,Ｏ．Ｍ．Ｑｕｅｒｉｎ.  工程力学. 1999(06)
[5]厚承台空间桁架受力机理的研究（1）[J]. 郭宏磊,丁大钧,蒋永生.  工业建筑. 1997(08)

硕士论文
[1]集中于桩顶区域布置底部纵筋下的厚承台受力性能研究[D]. 严翔.武汉轻工大学 2017



本文编号：3463311