连续刚构桥主梁设计参数优化方法研究

针对当前连续刚构桥主梁设计参数选取过程中存在的问题,提出一种基于均匀设计与支持向量回归的参数优化方法;以主梁跨中截面的强度与挠度、混凝土用量作为优化目标;边中跨比、跨中梁高、墩顶梁高和梁底曲线幂次作为主要设计参数进行优化。通过均匀设计方法得出优化试验的数据样本,再根据样本数据以支持向量回归法得出主梁设计参数优化的数学模型,进而可根据该模型完成连续刚构桥主梁设计参数的优化。     

高速列车转向架动力学设计指标分解冲突博弈协调方法

为解决传统的高速列车动力学性能多目标优化方法缺乏考虑设计指标之间的相互作用且主观性强、可解释性差、效率低等问题,提出一种基于博弈论的高速列车转向架动力学设计指标分解协调方法。首先,基于灵敏度分析结果建立7个动力学性能设计指标与13个转向架设计参数之间的分解映射,分析了动力学设计指标分解中的冲突关系并提取了冲突要素;然后,将互相冲突的动力学设计指标的分解协调转化为一个博弈过程,确定博弈中的决策结构,构建了博弈主体的效用函数并建立冲突性能的主从博弈协调模型;其次,设计一种基于遗传算法和二次规划联合的Nash均衡求解算法,以Nash均衡作为设计指标分解结果;最后,以高速列车稳定性和曲线通过性能的博弈协调为例验证了博弈协调模型与求解方法的可行性和有效性。研究结果表明：该方法不依赖于人工设置即可快速得到与高速列车实际设计参数相近的结果,并且在该结果下临界速度、脱轨系数、轮重减载率等指标均满足要求。引入博弈论进行动力学性能多目标优化不仅可获得直线稳定性和曲线通过安全性相对均衡的动力学性能,还减少了设计迭代次数,提高了设计效率,且所求取的是数学意义上的Nash均衡,极大地降低了主观性。研究成果可为高...     

渝昆高铁典型连续梁桥地震易损性分析

为评估渝昆高铁典型三跨连续梁桥的抗震性能,基于概率地震需求分析方法对该桥进行理论地震易损性分析。选取渝昆高铁沿线实测地震动记录作为地震输入,考虑桥梁参数的不确定性,采用拉丁超立方抽样方法生成桥梁有限元模型样本库。基于增量动力时程分析方法,通过对桥梁样本库进行非线性时程分析,获得了各构件地震响应峰值,通过峰值响应与地震动峰值加速度的线性回归分析建立构件地震需求模型。进一步对比研究安装普通球型钢支座与双曲面球型减隔震支座桥梁的地震易损性曲线。研究结果表明:减隔震支座可有效降低制动墩易损概率,优化墩高不等的非规则桥梁结构的抗震性能。其研究方法与结论可为非规则连续梁桥抗震设计提供参考。     

考虑疲劳损伤约束的车辆焊接结构轻量化设计

针对车辆焊接结构轻量化与疲劳寿命问题,提出考虑焊缝疲劳损伤约束的轻量化设计方法.采用国际焊接学会(IIW)的焊接接头与部件的疲劳设计评估标准,基于迈纳尔损伤累积理论,预测焊缝的疲劳累积损伤;以结构质量最小为目标,在应力、位移等常规约束基础上,加入焊缝疲劳累积损伤约束,建立了车辆焊接结构的轻量化模型.研究基于有限元分析的结构轻量化优化设计策略,采用试验设计方法对设计空间合理抽样,以样本数据建立近似响应模型,采用数值优化算法寻优,提高复杂工程问题优化计算的效率.利用该方法对某焊接构架进行了考虑焊缝疲劳损伤约束的轻量化设计,采用均匀设计法对14个设计变量进行50次试验,以样本数据及响应值建立径向基神经网络近似模型,采用序列二次规划算法进行优化设计,质量减轻12.5%.对实例的计算证明该方法的可行性与实用性.     

基于AI的桥梁自动布跨及三维可视化技术研究

在铁路桥梁布跨设计过程中，存在工作量大、自动化水平不高、方案展示不直观等问题。为优化桥梁方案设计、提高桥梁布跨设计效率，提出一种基于AI的桥梁自动布跨及三维可视化方法。针对桥梁人工布跨效率低的问题，引入强化学习的人工智能算法，根据桥梁布跨原则，自动计算桥墩位置，优化桥梁设计方案，提高桥梁布跨效率；针对方案展示不直观的问题，基于Cesium平台，构建三维地理环境场景，读取线路数据，定制桥梁参数模板，创建和展示桥梁方案模型。基于上述方法，开发了桥梁自动布跨及三维可视化软件，实现了AI自动布跨及真实环境场景下的桥梁方案展示。在某城际铁路中，应用桥梁自动布跨和三维可视化技术进行桥梁设计方案的比选和优化，为设计决策提供技术依据，证明该方法在实际工程项目中具备可行性和实用性，有助于减少人力资源的浪费，提高设计效率。     

下穿铁路斜交框架地道桥主要设计参数分析

为了研究设计参数对铁路斜交框架地道桥受力特性的影响,依托某实际工程,建立数值模型进行分析。以原结构为基础,分别改变框架地道桥的宽跨比、斜交角、高跨比、腋角尺寸并分别建立有限元模型计算分析,研究设计参数增长15%时受力特性的变化规律。并设计正交试验以找出参数的影响程度及优化方案。研究结果表明:设计参数变化时,结构受力的变化规律相似,但受力特性的影响程度不同;宽跨比、高跨比、腋角尺寸的增加可使顶板主拉应力减小;宽跨比、腋角尺寸的增加可使顶板竖向位移减小;在4个设计参数中高跨比对顶板主拉应力的影响最大;提出的优化方案与原结构相比,可使顶板在单列车荷载下最大主拉应力降低35.4%、在双列车荷载下最大主拉应力降低45.7%。     

基于BP神经网络的盾构主轴承激光熔覆形貌预测研究

本文主要围绕盾构机主轴承激光熔覆修复工艺,针对工艺参数对熔覆区域映射难以表征的问题,为实现通过工艺参数预测单道次熔覆区域形貌尺寸以进一步提高整体熔覆区域性能,提出基于BP神经网络的主轴承激光熔覆工艺形貌预测模型。首先,以42CrMo轴承钢作为基体、stellite6作为熔覆粉末材料开展3因素4水平正交试验,并以熔高、熔宽、熔深作为指标;然后,以正交试验所得指标以及工艺参数为数据基础,设计并训练BP神经网络模型;最后将预测得到的形貌尺寸与实际尺寸进行对比并求出两者之间的误差。通过分析试验结果,发现模型对于熔高、熔宽预测误差在2%以内,而对于熔深的预测效果较差。分析结果认为网络模型的权值由于数据的局限性陷入了局部最优解。     

基于神经网络的铁路路基沉降因素敏感度分析

为定量分析铁路路基沉降的各个因素对沉降值的影响程度,提出一种基于神经网络的路基沉降因素敏感度分析方法,采用均匀设计法将各沉降因素的不同取值进行组合,形成相应的工况,并以ANSYS计算每一组工况下的路基沉降量,得出敏感度分析的样本数据;再根据该样本数据以BP神经网络进行训练,得出沉降量与沉降因素之间的非线性映射网络,最后根据最终输出网络的网络参数求解各因素的敏感度系数,从而确定各沉降因素对路基沉降的影响程度。敏感度系数计算结果表明:软土层厚度、路堤加筋层数这2项因素的敏感度系数分别为0. 231和0. 214,高于其他因素。因此,这2项因素对路基沉降的影响程度最高,在施工过程中需要被重点控制。     

中小流域桥梁设计流量的H-C-N法

基于暴雨推求中小流域桥梁设计流量时,设计流量受地理参数、暴雨参数等众多因素的影响,计算公式难以显式表达的情况,采用H-C-N法计算中小流域桥梁设计流量:用层次分析法(Analytic hierarchy process)对影响流量的因素进行分析并筛选出主要因素;用模糊聚类法(Fuzzy clustering)从已知水文站数据集中选取合理的训练样本;运用神经网络方法(Neutral network)建立中小流域桥梁设计流量的隐函数关系式,从而计算出中小流域桥梁的设计流量。用VB.NET编写程序编写H-C-N法计算程序,计算了10座中小流域桥梁的设计流量。结果表明,与广东省法和四院法相比,H-C-N法精度较高,是一种较为科学和实用的算法。     

公跨铁桥水平防护网防护性能的研究

针对石武客运专线公跨铁桥水平防护网设计现状,提出工程设计时应考虑防护网外形与防护能力之间关系的问题。然后运用运动学原理,从水平和垂直桥梁纵断面两个方向,提出应从公跨铁桥竖直防护网,水平网高度、长度、宽度几方面因素考虑水平网防护性能。通过选取不同参数,研究了不同条件下水平防护网的防护能力;进而推导出了改善水平防护网防护能力的基本结论和工程方法;最后提出了一种水平防护网外形的改进方法,并对其有效性进行了检算。     

城市轨道交通双线变宽连续U梁设计

对某工程城市轨道交通双线变宽连续U梁进行精细化设计。该桥采用三跨连续结构,变宽幅度远超同类型其他桥梁,设计难度较大。其变宽段采用了将中腹板进行"加厚+加箱室+分岔"的系统设计方法,整体构造复杂,需进行深入研究。通过建立全桥杆系与三维有限元模型,分析全桥空间应力效应、主桥横向受力、变宽段局部受力以及支反力与多腹板剪力分配,深入地分析了结构的受力机理。通过对全桥进行优化分析,削减主梁腹板与底板厚度,进一步提升结构受力性能,提供了该类型桥梁的合理设计研究思路。     

基于径向基函数响应面方法的大跨度斜拉桥有限元模型修正

采用ANSYS有限元软件建立某大跨度斜拉桥试验室物理模型的三维有限元模型.基于灵敏度分析,选取模型待修正参数和用于模型修正的特征量.采用实验设计方法生成数样本,通过有限元分析提取对应的特征量信息,进而建立待修正参数与特征量关系的径向基函数响应面模型.通过对响应面模型的拟合误差分析,确定径向基函数的最优形状参数.以斜拉桥自振频率和静态索力构建目标函数.基于建立的响应面模型,采用遗传优化算法进行有限元模型修正.结果表明,采用径向基函数响应面模型拟合斜拉桥设计参数与特征量之间的隐式关系有较高的精度;基于仿真数据的模型修正有较高的精度,基于试验数据的模型修正能得到合理的结果,该方法可有效地修正复杂桥梁结构有限元模型.     

轨道交通标准梁工点参数化设计研究

轨道交通标准梁工点设计过程繁琐,耗时费力且容易出错。为编制专用软件实现标准梁工点的自动化设计,利用参数化设计理念,节段法创建标准梁通用三维参数化模型,并附加工点实例化参数。通过设定梁跨曲线布置参数进行梁跨布置,自动化计算标准梁的工点梁重、梁长及制梁、架梁参数,创建标准梁工点实例化模型,并组装生成全桥BIM模型。经过多个国内外城市及城际轨道交通项目的成功应用表明:本方法适用性强,自动化程度高,计算结果准确,可显著提高轨道交通桥梁的设计质量和效率。     

基于BP神经网络的砂泥岩互层地质爆破参数优化研究

砂岩、泥岩互层地质在黄土地区路基工程中比较常见,其软硬相间的特性使得爆破参数设计困难,工程实践中难以达到理想的爆破效果。本文提出一种基于BP神经网络的爆破参数优化方法,该方法以影响爆破效果的主要因素作为网络输入参数、以爆破效果作为输出参数、采用搜集的数据样本作为训练和检测样本建立BP神经网络。以通过理论计算得出的爆破参数为基础,利用正交试验法筛选出16种试验方案。基于训练好的神经网络预测爆破效果,从中选择爆破效果较好的5组方案进行试爆,并根据试爆效果确定最佳爆破方案。该方法应用于横山车站路堑工程施工,效果良好。     

基于RSM模型及NSGA-Ⅱ算法的低地板车辆曲线通过性能优化

为了提高优化效率并改变通过单一参数变化对车辆动力学性能进行优化的方式,提出一种基于RSM近似模型及NSGA-Ⅱ遗传算法的车辆曲线通过性能优化方法,以获得更加精确的结果并缩短设计周期。通过建立70%低地板有轨电车动力学模型,以悬挂参数为设计变量,以曲线通过性能指标为响应拟合其RSM近似模型,在近似模型的基础上对曲线通过性能进行多参数、多目标优化。优化结果表明,与原始设计优化方式相比,轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数及轮重减载率均有不同程度的降低,且优化效率得到大幅提高。     

基于舒适度的高速铁路线路设计与优化

研究目的:为了进一步提升高速列车旅客乘坐舒适度,在加快改进高速列车性能的同时,更要注重高速铁路线路的设计与优化。为此,针对高速铁路线路参数与舒适度关系进行系统的分析和研究。研究结论:(1)建立了基于线路参数的舒适度评价模型,并确立了相应的评价区间;(2)根据《高速铁路设计规范(试行)》(TB 10621—2009)进行线路参数设计时,既要考虑线路的实际地形及工况,同时还要兼顾旅客舒适度的要求,选择合理的平、竖面曲线参数,才能设计出相对比较合理和旅客满意的线路;(3)通过对基于旅客舒适度的平面曲线半径设计与优化理论的分析和研究,得出了不同设计速度下的平面曲线半径最小推荐值;(4)该研究成果可为今后高速铁路线路设计与优化提供指导。     

基于BP神经网络的转向架斜楔参数优化

斜楔是货车转向架重要的减振元件，基于力学分析推导斜楔参数与斜楔垂向、纵向、横向及抗菱等效作用的解析关系式，根据关系式建立便于优化斜楔参数的斜楔等效模型，在考虑部件柔性的C70E货车刚柔耦合模型中建立斜楔各向等效力元模拟斜楔作用；该斜楔处理方法下货车模型的振动模态特征和临界速度均与实际接近。据此方法，计算266组不同斜楔参数下车体垂向及纵向加速度响应；并利用遗传算法优化的BP神经网络，建立斜楔参数与车体加速度的关系模型。以此为基础，运用遗传算法寻找使车体加速度最小的斜楔参数。通过建立的货车模型，验证与原始参数相比，优化参数下车身垂向和纵向加速度均有所下降，提升了转向架的减振性能；货车的脱轨系数与轮重减载率也有所下降，提升了货车的运行性能，表明该优化方法对斜楔理论设计有一定的指导作用。     

一跨津塘公路大桥预应力混凝土刚构设计

概要介绍津滨轻轨跨越津塘公路刚构连续梁桥———跨津塘公路大桥的设计。该桥集长桩、矮墩、大跨于一桥 ,介绍该桥梁部结构设计 ,并通过不同墩高、墩壁厚、不同墩柱中心距时的墩底轴力计算 ,选择合理的参数 ,为今后同类桥梁的设计积累了经验     

减震榫对近场高烈度区大跨铁路连续梁桥抗震性能影响分析

为研究减震榫在近场地震下对高墩大跨铁路连续梁桥抗震性能的影响,基于弹塑性力学、材料力学等理论,建立减震榫本构模型与力学性能指标计算方法,以近断层高烈度区某典型高墩大跨非规则连续梁为工程背景,开展典型铁路桥梁抗震性能研究,利用Midas软件建立考虑减震榫的非规则桥梁空间有限元模型,研究减震榫设计参数对大桥地震响应的影响。研究结果表明:在近场地震作用下,减震榫可使大跨连续梁桥墩底内力和墩顶位移的减震率达到35%,能较好地耗散地震能量,有效降低桥墩内力并起到限位作用,减震榫对高墩大跨铁路连续梁桥具有良好的适应性。     

铁路连续梁桥铅芯橡胶支座优化设计研究

基于最优化理论,以梁体顺桥向位移为约束条件,各墩底最大弯矩之和为目标函数,建立某3跨铁路连续梁桥铅芯橡胶支座(LRB)隔震体系优化设计模型。采用ANSYS中一阶优化方法,进行全桥铅芯橡胶支座动力控制参数优化设计研究。单条地震波输入优化分析表明:连续梁桥中墩和边墩LRB优化参数之间有明显差异,最大差距达42.18%。由于4组单条地震波激励下LRB参数优化解差距较大,进一步以4条地震波作为激励进行支座设计参数优化。结果表明:对于铁路连续梁桥,多条地震波激励下得到的目标函数最优解较单条地震波时更安全。故在实际桥梁减隔震设计中,减隔震支座参数宜采用多条地震波激励下得到的优化值,以确保连续梁桥结构在地震作用下的安全。