可靠度的桥梁结构优化设计

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1、可靠度的桥梁结构优化设计：基于可靠度的桥梁结构优化设计将桥梁结构作为一个整体研究，而且能够考虑和处理桥梁结构设计中的随机不确定性因素，较传统的结构优化设计更为合理。阐述了基于可靠度的桥梁结构优化设计基本思想以及发展方向。　　关键词：可靠度；桥梁结构；优化；设计　　Abstract:basedonthereliabilityofbridgestructureoptimizationdesignizationdesignismorereasonable.Thepaperbasedonreliabilityofbridgestru

2、ctureoptimizationdesignbasicideasanddevelopmentdirection.　　Keyization;design　　　　　　：S611：A：　　　　1引言　　桥梁结构设计的基本原则是安全、适用和经济。传统的桥梁结构设计主要是采用定值设计的方法，既不能描述和处理桥梁结构中客观存在的各种不确定性因素，也不能定量地分析计算安全、适用及经济的各项指标，更无法科学地协调它们之间的矛盾，使它们达到合理的平衡。事实上，传统设计方法追求的是一个满足设计规范条件下的最低水平设计，因而提出新思路、研究新方

3、法是十分必要的。　　当前，结构优化设计在桥梁工程领域日益受到重视，但其应用的范围和程度还很不理想。其原因除了桥梁工程设计取费标准不利于推动优化技术之外，还可归结为桥梁工程结构优化问题的如下特点：　　（1）桥梁工程结构设计中的大量不确定性。如外部环境（荷载和结构所处场地类型等）的不确定性、结构本身的不确定性（结构材料性能、截面几何参数和计算模式的精度等不确定因素导致的结构构件抗力的不确定性）、结构整体分析中由于模型简化的误差而导致的不确定性等。为了充分考虑所涉及到的各种不确定性因素（目前主要考虑随机性因素），必须采用结构可靠度

4、理论。　　（2）桥梁工程结构设计准则的多重性。包括承载能力极限状态设计、正常使用极限状态设计以及与其它特殊功能要求相联系的极限状态。　　（3）结构优化目标的多样性。对桥梁工程来说，人们既要求在目标方面考虑结构造价，还要考虑不同功能的失效概率和失效损失造成的失效损失期望、结构运行和维修费用等在内的经济指标，还可以以某些特定结构功能为目标。另外，目标函数的性质也很复杂，既有设计变量的显式函数（结构的重量或造价），又有设计变量的非线性、高度隐式函数（结构的失效损失期望）；而且由结构造价和结构损失期望的加权和所构成的统一目标函数不具

5、有对设计变量的单调性。　　2结构优化模型　　基于可靠度的桥梁结构优化模型可以决策出各个构件的最优可靠度，各个构件的优化设计就是以最小的造价实现它的最优可靠度。这就将结构整体优化设计方法转化为一个两层次的结构优化设计问题。　　　　2.1层次一——结构可靠度的最优分配　　在无约束条件下，寻求结构可靠度的最优分配就是求解如下的数学规划：求　　Psii＝1，2，…，K…。　　min].北京:人民交通出版社,1998.　　[2]范立础.桥梁工程(上,下册)[M].北京:人民交通出版社,1993.　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形

6、式查看。