基于响应面法的系杆拱桥吊杆初内力优化

为精确优化系杆拱桥的吊杆内力,提出基于响应面法的系杆拱桥吊杆内力优化方法,优化过程包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合和内力优化。以一跨72m系杆拱桥为例,选取各个吊杆初始内力作为自变量,系梁、拱肋的关键截面弯矩以及系梁关键截面位移和结构应变能作为因变量;采用Box-Behnken试验设计方法进行样本点试验设计,采用显式响应面函数拟合结构静力响应值与吊杆内力间复杂的隐式关系。确定目标函数和多约束条件,采用优化软件对多约束条件下的吊杆内力进行优化分析,给出了成桥在多约束条件下的吊杆最优初内力。研究结果表明：该方法可以很好地对系杆拱桥吊杆初内力进行优化,为系杆拱桥的设计和施工控制提供指导。     

道路纵断面优化设计的研究

针对传统的公路纵断面设计的局限性，提出了一种利用计算机技术进行公路纵断面优化设计的方法，介绍了纵断面优化设计模型的建立过程，决策变量的确定和计算，目标函数的确定。给出了纵断面优化设计流程和工程实例。实例计算表明，该方法能提高纵断面优化设计效率。     

序列响应面方法在覆盖件成形过程优化中的应用研究

为求解覆盖件最佳成形方案,将设计探索转化为满足特定目标和约束的待优化模型;提出采用逐次逼近方法,通过动态多项式响应面技术构造子优化目标和约束的近似响应面进行全局寻优,避免数值模拟易受噪声干扰且响应相对设计变量存在强非线性特征而导致的传统梯度法求解困难和过程发散等问题。该方法无须求解函数灵敏度,在保证拟合精度的前提下,能光滑响应并最大程度减少精确分析计算量,分析前翼子板回弹补偿优化设计实例,证明其具有很高的精度和鲁棒性。     

基于响应面法及粒子群算法的异形斜拉桥索力优化

为简化异形斜拉桥的索力优化过程,提出了采用响应面法与粒子群算法相结合的索力优化方法。该方法首先通过分析异形结构的受力特点确定优化目标,再利用响应面法将优化目标函数与成桥索力的关系显式化并构建响应面方程,最后结合粒子群算法根据响应面方程进行索力寻优。为验证该优化方法的有效性,以某异形斜拉桥为背景开展索力优化。基于该异形斜拉桥受力特点,以主梁的横梁两端最大剪力差为优化目标、以斜拉索成桥索力为优化变量、以斜拉桥成桥索力均匀性为约束条件,建立了索力优化目标函数进行索力优化。结果表明：优化后该异形斜拉桥主梁的横梁两端最大剪力差减小20.3%,主梁最大弯矩减小13.8%,南北侧边箱梁最大竖向位移差减小25.0%;全桥成桥索力及主梁弯矩均匀性均有所提升,主梁受力、线形更加合理。     

基于响应面法的连续刚构桥结构优化设计

为了获得连续刚构桥的最优结构设计参数,综合考虑桥梁的力学性能和经济性,以响应面方法为工具,提出了一种考虑各设计参数之间相互影响的桥梁结构优化设计方法。目标函数综合考虑了结构的弯曲应变能和混凝土用量,采用拉丁超立方试验设计,建立了结构参数与目标函数的响应面模型,并用粒子群算法寻找最优解。以一座三跨预应力连续刚构桥为例,进行了结构优化设计,使目标函数值相对于优化前减少了13.6%。研究表明:基于响应面法的桥梁结构优化设计方法,优化效率高,优化结果精确。     

基于响应面法的桥梁仿真模型修正方法研究及应用

提出采用改进响应面法进行有限元模型修正,以显式的响应面模型逼近目标函数与设计参数之间复杂的隐式函数关系,提高了计算速度与精确性。LH大桥实例验证了该方法的有效性并得出以下几点结论:建立了LH大桥单梁有限元模型,对梁挠度主成分分析可知影响梁挠度的两个最主要因素为弹性模量E与二次项效应系数;经模拟运算可知梁挠度值在L/4、L/2、3L/4 (L为梁长)处对比于单梁荷载试验结果误差分别为2. 29%、1. 97%、1. 53%,误差在可接受范围内。     

机场旧跑道纵断面线形拟合方法研究

通过研究机场跑道纵断面线形特征,分析直线段与圆弧段间的约束关系,建立旧跑道纵断面计算方程。利用最小二乘法拟合原理,编写计算程序,通过多次迭代求解旧跑道纵断面最优拟合线形。工程实例表明:该方法计算速度快、计算结果准确,适用于多变坡点旧道面纵断面拟合情况,能够满足工程设计需求。     

S形梁碰撞多参数优化设计

提出了一种新的碰撞优化方法,即将试验设计(DOE)、有限元分析(FEA)、响应面法(RSM)和遗传算法(GA)结合起来,对S形薄壁梁多结构参数进行抗撞性优化设计.通过提取实际车架上使用的S梁特征参数,建立了S梁的碰撞模型.运用方差分析(ANOVA),选取那些对S梁吸能特性影响显著的因素作为主要设计变量,采用显式非线性有限元软件PAM-CRASH进行碰撞模拟.根据有限元分析结果并结合响应面理论,建立了S梁的总吸能和最大冲击载荷的响应面模型.采用遗传算法进行优化求解,得到了S梁的最优设计参数.优化后的S梁在碰撞中的总吸能能力大大提高.     

基于支持向量机的重力式挡土墙优化设计

文章提出了一种基于支持向量机（SVM）的挡土墙优化设计方法,首先通过均匀试验设计构造输入向量,然后结合有限元计算输出向量构成学习样本,再利用SVM拟合响应面关系并预测通过蒙特卡洛模拟生成的多组随机样本结果,从中筛选满足优化准则约束条件的样本作为优化设计最优解。工程实例优化结果表明,该方法不仅计算高效,而且优化效果显著,具有很好的经济效益和工程意义。     

基于响应面法的大跨V形刚构桥参数识别研究

大跨度预应力混凝土V形刚构桥桥梁线形对桥梁受力影响很大,而结构参数的取值对预拱度的预测影响较大,在施工监控过程中需根据施工现场监测数据进行结构参数调整。首次提出基于响应面法的针对大跨混凝土V形刚构桥进行施工监控的方法,该方法包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合和结构参数调整。并以实际工程为例,采用Box2Behnken试验设计方法,选择影响成桥线形的主要结构参数作为自变量,关键截面的挠度值为因变量,利用显式响应面函数拟合结构静力响应值与结构参数之间复杂的隐式关系。然后根据施工过程中的实测挠度数据进行结构参数识别,再进行后期的预拱度预测,实现前期预测和后期调整相结合,工程实例表明该方法能够在施工控制过程中有效地进行参数识别,得到大跨V形混凝土刚构桥的理想线形。