桥梁荷载试验车辆自动化布载算法研究

发布时间：2017-04-17 00:19

  本文关键词：桥梁荷载试验车辆自动化布载算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在役桥梁检测,以及建成桥梁通车前,都需要对桥梁进行荷载试验。随着设计理论以及施工技术的快速发展,当代的桥梁结构形式变得越来越复杂,对桥梁结构有影响的因素繁多,单从理论分析来确定桥梁的承载能力及某些力学性能,变得越来越困难,而获取在役桥梁承载能力最有效、最直接的办法就是进行桥梁的荷载试验。同时,随着现在普遍对在役桥梁的检测维护越来越重视,桥梁荷载试验做的越来越多。然而与当今自动化、智能化的趋势格格不入的是,当前的桥梁荷载(静载)试验在方案设计时,试验车辆的具体加载位置的确定仍采用手工试算的方法,一般都是根据已有经验,寻找一个大致的位置,再进行微调,而这样就导致了工作量大、效率低下的问题,更重要的是可能无法判断非加载截面的效率值是否超限,带来安全上的问题。针对荷载试验的现状,开发出一套能实现快速荷载试验车辆自动化布载的程序显得很有实际价值。本文主要研究内容有:1针对荷载试验加载仍处于手工加载的现状,提出根据优化设计原理,建立荷载试验车辆加载的优化设计模型,其以车辆布置位置、车辆行驶方向、车辆类型以及占用车道数作为设计变量,以控制和非控制截面的加载效率不超限、车辆间间距不小于某一定值为约束条件,以使用试验车辆的数量或者费用作为目标函数,该优化问题是多维有约束优化问题。2基于现有的VEA程序,引入新的智能优化算法(模拟退火法和遗传算法),并针对试验车辆加载优化问题这一混合变量问题的特征对模拟退火法和遗传算法进行了适当的改进。3通过已有的工程实例比较分析了采用不同算法的优化结果,验证了程序的适用性。对于简支梁桥、连续钢构桥、斜拉桥和梁拱组合体系桥而言,程序具有良好的适用性,能较快的给出安全、稳定的优化布载方案。
【关键词】：荷载试验 自动化布载 模拟退火法 遗传算法 优化设计
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U446.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 选题背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 第二章 优化设计方法14-33
• 2.1 优化设计方法的概述14-17
• 2.1.1 优化设计的数学模型15-16
• 2.1.2 优化设计的解法16-17
• 2.2 基本模拟退火法概述17-22
• 2.2.1 热力学中的退火过程18-19
• 2.2.2 模拟退火法的构造19-20
• 2.2.3 冷却进度表的选取20-21
• 2.2.4 模拟退火法的流程21-22
• 2.3 基本遗传算法概述22-32
• 2.3.1 遗传算法的基本概念23
• 2.3.2 遗传算过的基本过程23-28
• 2.3.3 控制参数选择28-29
• 2.3.4 遗传算法的基本原理29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 桥梁静载试验介绍及优化数学模型的建立33-48
• 3.1 桥梁静载试验介绍33-37
• 3.1.1 静载试验的概述33-35
• 3.1.2 静载试验工况选择35-36
• 3.1.3 试验荷载等级的确定36-37
• 3.2 静载试验优化算法的建立37-47
• 3.2.1 静载试验优化问题数学模型37-39
• 3.2.2 约束条件的处理39-40
• 3.2.3 静载试验优化问题的模拟退火法实现40-44
• 3.2.4 静载试验优化问题的遗传算法实现44-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第四章 车辆自动化布载程序VEA介绍48-53
• 4.1 程序简介48
• 4.2 程序界面48-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第五章 车辆自动化布载程序VEA算例验证53-86
• 5.1 验算算例一：简支梁桥53-56
• 5.1.1 工程概况53
• 5.1.2 主要设计方案53
• 5.1.3 静载试验优化设计与结果分析53-56
• 5.2 算例验证二：斜拉桥56-64
• 5.2.1 工程概况56-57
• 5.2.2 主要设计方案57-58
• 5.2.3 静载试验优化设计与结果分析58-64
• 5.3 算例验证三：连续刚构桥64-73
• 5.3.1 工程概况64-66
• 5.3.2 主要设计方案66-67
• 5.3.3 静载试验优化设计与结果分析67-73
• 5.4 算例验证四：梁拱组合体系桥73-77
• 5.4.1 工程概况73
• 5.4.2 主要设计方案73-74
• 5.4.3 静载试验优化设计与结果分析74-77
• 5.5 验算算例五：斜拉桥荷载试验费用计算77-85
• 5.5.1 工程概况77-78
• 5.5.2 主要设计方案78-79
• 5.5.3 静载试验优化设计与结果分析79-85
• 5.6 本章小结85-86
• 第六章 结论与展望86-88
• 6.1 本文主要结论86
• 6.2 展望86-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-91
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果91

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本文编号：312017