文档介绍：浙江大学硕士学位论文预应力梁式构件的优化及程序设计
摘要
木文在预应力混凝土结构研究进一步深入和优化理论日趋完善的环境下,结
合两者的理论来研究预应力结构的优化设计。本文旨在在研究预应力优化设计理
论的基础上,提出可行的预应力结构优化方案,编制比较通用的预应力结构优化
设计程序,目的是可以给设计、施工单位提供较为合理的优化思路和优化设计工
具。
本文首先阐述了预应力梁式构件优化的理论基础,通过从设计变量、目标函
数、约束条件、优化方法几个方面,说明了本文进行预应力构件优化和程序设计
的理论依据。紧接着从整体上叙述了预应力梁式构件优化程序编制的思路和特
点,并用一定篇幅写了程序功能关系和流程,意在说明编程的总体思路。通过
些典型的算例给出了程序的手电算结果比较。然后本文在这之上展开,分别介绍
了先张法有粘结预应力构件优化和后张法有粘结预应力构件优化,每个模块通过
儿个部分来说明这个模块的特点、算例、结论。整个程序基本涵盖了先张法和后
张法有粘结预应力构件的常见设计情况,其优化结果可供一定参考。
本文还介绍了先张法有粘结预应力构件优化的应用—浙江省预应力构件
标准图,并期待整个程序能进一步完善和服务于实际工程。
关键词优化设计预应力程序设计有粘结预应力先张法后张法
设计变量目标函数约束条件标准图集。
浙江大学硕士学位论文预应力梁式构件的优化及程序设训
浙江人学硕士学位论文预应力梁式构件的优化及程序设计
一
浙江大学硕上学位论文预应力梁式构件的优化及程序设计
第一章绪论
互课题的引出
预应力技术和预应力结构的发展
我国是一个需要进行长期大规模基本建设的国家,但资源又相对比较紧缺。
同时,随着我国经济的发展,各类大型、大跨、重载、高耸等建筑工程不断增多,
对建筑物的功能提出了更高要求。在这种背景下,预应力技术的应用范围、推广
数量、材料品种、生产工艺及计算理论都有了很多新发展
预应力中小混凝上构件推广应用产生了很大效益,
高效预应力混凝土结构应用范围不断扩大,
预应力锚夹具、张拉机具性能有了较大提高,
高强预应力钢种和高强混凝土材料正在不断发展,
计算理论和试验研究达到相当水平。
预应力技术进步带动了预应力结构的发展。预应力结构,其最常用的定义为
在结构承受外荷载之前,预先对其在外荷载作用下的受拉区施加压应力,以改善
结构使用性能的这种结构形式称之为预应力结构。预应力结构相对于非预应力
结构又很多优点
改善结构的使用性能,提高结构的耐久性,
减小构件截面高度,减轻自重,有效提高结构的跨高比限值,
充分利用高强材料,
具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能,提高截面刚度,
提高了抗剪承载力和抗疲劳强度,
具有良好的经济性,对适合采用预应力技术的混凝土结构来说,预应力
混凝土结构比普通钢筋混凝土结构节省左右混凝上和左右的钢材,而
与钢结构相比则可节省一半以上的造价。
但是同时我们知道预应力结构相应的设计、施工等比较复杂,对于预应力结
构性能的研究也有待进一步深入与完善。
结构优化设计发展
浙江大学硕士学位论文预应力梁式构件的优化及程序设计
人们在结构设计中,总是希望在给定的荷载条件下得到在技术经济上尽量符
合理想的设计方案。为了达到这个目的,传统的办法是采用重复设计法。但随着
有限元法和运筹学中数学规划方法的发展,奠定了结构优化的理论基础。以及计
算机编程方法的应用又给结构优化提供了高效能的计算工具,使得对大型、复杂、
特殊工程结构进行优化成为可能。
结构优化设计的目的在于寻求既安全又经济的结构形式,而结构形式包括丁
关于尺寸、形状和拓扑等信息。对于试图产生超出设计者经验的有效的新型结构
来说,优化是一种很有价值的工具。优化的目标通常是求解具有最小重量、获得
最小造价的结构,同时必须满足一定的约束条件,以获得最佳的静力或动力等性
态特征。
结构优化的发展和应用将使结构设计达到新的阶段,利用优化方法和计算机
计算,可迅速求出给定条件下的最优设计方案,使结构设计人员从繁琐的重复设
计中解放出来,设计速度可大大加快,而且设计质量也可大大提高,根据己有经
验,与传统设计方法相比,优化设计可以节省工程投资左右。
所以集计算力学、数学规划、计算机科学以及其他二〔程学科于一体的结构优
化设计是现代结构设计领域的重要研究方向。它为人们长期所追求最优的工程结
构设计尤其是新型结构设计提供了先进的工具,成为近代设计方法的重要内容之
现代的一般结构优化设计大体上可分为三个阶段第一阶段是建立数学模
型,第二个阶段是选择合理有效的计算方法,第三个阶段是编制通用电算程序。