基于响应面法的正交异性钢桥面板优化设计研究

作     者：马志华 杨羿 董锦俊 刘朵 张建东 MA Zhihua;YANG Yi;DONG Jinjun;LIU Duo;ZHANG Jiandong

作者机构：南通市公路事业发展中心南通226001 苏交科集团股份有限公司南京210006 

出 版 物：《建筑结构》 (Building Structure)

年 卷 期：2024年第54卷第12期

页      面：13-16,12页

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：南通市公路科技项目“钢桁架桥设计与施工关键技术研究”(GHJJSYJ2020001) 

主　　题：正交异性钢桥面板 抗疲劳设计 响应面法 简化响应面拟合方程 期望函数 

摘      要：为了综合提高正交异性钢桥面板的抗疲劳性能和经济性,以顶板厚度、U肋厚度、横隔板厚度为设计参数,以U肋角焊缝最大拉应力、弧形开孔最大压应力、U肋嵌补段最大拉应力、单位长度用钢量为目标响应,开展了正交异性钢桥面板优化设计研究。基于有限元仿真,确定了不同疲劳易损部位的最不利荷载位置,通过Box-Behnken试验设计方法开展了多参数仿真分析,通过F检验法分析了设计参数对目标响应的影响显著性水平,提出了目标响应简化非线性响应面拟合方程。最后构造了多目标优化期望函数,对目标响应进行了组合优化。结果表明:优化结果相比于原设计值,结构最大应力指标下降27.2%,单位长度用钢量下降18.4%,抗疲劳性能与经济性显著提升。