本文關(guān)鍵詞：基于遺傳算法的鋼筋混凝土橋墩抗震性能設(shè)計方法

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【摘要】：地震災(zāi)害在我國發(fā)生較為頻繁,往往造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡。在橋梁震害中,橋墩的破壞可能會直接導(dǎo)致橋梁整體的垮塌或傾覆,往往震后難以修復(fù)。單純以保證結(jié)構(gòu)安全為目標(biāo)的抗震思想和基于強(qiáng)度的抗震設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會發(fā)展的需求�；谛阅艿目拐鹪O(shè)計思想和方法成為當(dāng)前抗震設(shè)計的研究重點。然而,基于性能的抗震設(shè)計還主要通過反復(fù)試算配筋來使橋墩達(dá)到所需的抗震性能,這個試算過程往往比較繁瑣。如何避免這個試算過程,還有待進(jìn)一步研究。本文通過遺傳算法,計算出同時滿足承載力與位移延性雙重需求下的配筋率范圍,提出了一種直接基于性能需求的鋼筋混凝土橋墩抗震設(shè)計方法。主要內(nèi)容和所得結(jié)論如下：(1)設(shè)計出了相應(yīng)的遺傳算法,用于分別求解達(dá)到期望位移延性系數(shù)時和達(dá)到期望抗彎承載力時的配筋方案,并對算法的正確性進(jìn)行了檢驗。(2)算法內(nèi)存在多項參數(shù)需要確定,這些參數(shù)決定了算法的精度和計算速度,通過對算法內(nèi)關(guān)鍵性參數(shù)的研究,確定參數(shù)的取值。(3)改變橋墩的期望位移延性系數(shù)與抗彎承載力,通過本文的算法得到此時的配筋率：研究配筋率的變化規(guī)律,進(jìn)而給出同時滿足期望位移延性系數(shù)與抗彎承載力的配筋率范圍；當(dāng)配筋率范圍不存在時,通過同時調(diào)節(jié)箍筋與縱筋找到滿足條件的配筋方案。(4)結(jié)合圓形截面橋墩與矩形截面橋墩抗震設(shè)計算例,驗證了本文設(shè)計方法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：鋼筋混凝土橋墩 基于性能抗震設(shè)計 遺傳算法 位移延性 承載力 配筋率
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U442.55
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 基于性能的抗震設(shè)計12-13
• 1.2.2 鋼筋混凝土墩、柱延性研究13-14
• 1.2.3 遺傳算法在橋梁設(shè)計中的應(yīng)用14-15
• 1.3 本文的研究內(nèi)容15-17
• 2 基于遺傳算法的鋼筋混凝土橋墩抗震性能設(shè)計方法17-45
• 2.1 總體思路17-19
• 2.2 材料的本構(gòu)關(guān)系模型19-23
• 2.2.1 鋼筋應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系19
• 2.2.2 混凝土應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系19-23
• 2.3 纖維模型23-29
• 2.3.1 彈塑性纖維單元的基本假定23-24
• 2.3.2 截面纖維模型網(wǎng)格劃分24-25
• 2.3.3 已知曲率的截面內(nèi)力計算方法25-29
• 2.4 曲率加載29-30
• 2.4.1 曲率加載初值29-30
• 2.4.2 曲率加載規(guī)律30
• 2.5 中和軸搜索范圍30-34
• 2.6 曲率延性系數(shù)與位移延性系數(shù)34-37
• 2.6.1 延性系數(shù)的定義34-35
• 2.6.2 位移延性系數(shù)與曲率延性系數(shù)的關(guān)系35-37
• 2.7 兩階段遺傳算法37-44
• 2.7.1 初始化編碼38-39
• 2.7.2 目標(biāo)函數(shù)與適應(yīng)度函數(shù)轉(zhuǎn)化39-41
• 2.7.3 初始種群41-42
• 2.7.4 選擇算子42
• 2.7.5 交叉算子42-43
• 2.7.6 變異算子43-44
• 2.8 本章小結(jié)44-45
• 3 關(guān)鍵性參數(shù)分析45-59
• 3.1 關(guān)鍵性參數(shù)45-46
• 3.2 第一階段遺傳算法關(guān)鍵性參數(shù)46-51
• 3.2.1 曲率遞增系數(shù)46-47
• 3.2.2 目標(biāo)函數(shù)判斷系數(shù)47-49
• 3.2.3 種群規(guī)模、交叉概率和變異概率49-51
• 3.3 第二階段遺傳算法關(guān)鍵性參數(shù)51-58
• 3.3.1 鋼筋根數(shù)搜索范圍52-53
• 3.3.2 纖維模型分塊參數(shù)53-54
• 3.3.3 目標(biāo)函數(shù)判斷系數(shù)54-56
• 3.3.4 種群規(guī)模、交叉概率和變異概率56-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 4 算法驗證及配筋方案分析59-77
• 4.1 算法驗證59-64
• 4.1.1 第一階段遺傳算法驗證59-61
• 4.1.2 第二階段遺傳算法驗證61-64
• 4.2 配筋率范圍64-72
• 4.2.1 圓形截面橋墩配筋率范圍64-67
• 4.2.2 矩形截面橋墩配筋率范圍67-72
• 4.3 同時調(diào)節(jié)箍筋與縱筋的配筋方案72-76
• 4.3.1 同時調(diào)節(jié)箍筋與縱筋的圓形截面橋墩配筋方案72-73
• 4.3.2 同時調(diào)節(jié)箍筋與縱筋的矩形截面橋墩配筋方案73-76
• 4.4 本章小結(jié)76-77
• 5 鋼筋混凝土橋墩設(shè)計算例77-83
• 5.1 圓形截面橋墩設(shè)計算例77-79
• 5.2 矩形截面橋墩設(shè)計算例79-81
• 5.3 本章小結(jié)81-83
• 6 結(jié)論與展望83-85
• 6.1 結(jié)論83
• 6.2 展望83-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 作者簡歷89-93
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集93

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