基于体系可靠度的钢桁梁结构优化设计 - 中南大学学报.pdf

第 45 卷第 10 期 中南大学学报(自然科学版)  Vol.45  No.10  2014 年 10 月  Journal of Central South University (Science and Technology)  Oct.2014  基于体系可靠度的钢桁梁结构优化设计 1,2  1,2  1, 2  刘扬  ，鲁乃唯  ，殷新锋  (1.  长沙理工大学 土木与建筑学院，湖南 长沙，410114；  2.  长沙理工大学 桥梁工程湖南省高校重点试验室，湖南 长沙，410114)  摘要：建立钢桁梁结构体系可靠性优化的数学模型，在常规优化模型的基础上，以纵梁和横梁的弯曲失效、腹杆 拉应力和屈曲失效为主要失效模式，采用 β约界法构建出相关性较低的构件并组建成失效树。提出适用于钢桁梁 结构的体系可靠性优化方法，该方法采用神经网络方法求解具有隐式功能函数复杂结构的体系可靠度，然后将体 系可靠度通过罚函数的方式引入到个体适应度计算中，通过遗传算法实现体系可靠性优化。采用 2种优化方案对 某悬索桥钢桁梁结构进行体系可靠性优化分析。研究结果表明：该结构最初失效状态主要表现为腹杆的压应力屈 曲失效，最终失效状态表现为纵梁和横梁跨中弯曲失效；2 种方案的优化结果都表现为纵、横梁截面面积的减小 和腹杆截面面积的增加，这表明该结构的纵梁和横梁的抗弯刚度较大，而腹杆屈曲强度储备稍不足。 关键词：钢桁梁；优化设计；体系可靠度；遗传算法；失效树 中图分类号：U443.35  文献标志码：A  文章编号：1672−7207(2014)10−3629−08  Structural optimization design of steel truss beam based on  system reliability  1,2  1, 2  1, 2  LIU Yang  , LU Naiwei  , YIN Xinfeng  (1. College of Civil Engineering and Architecture, Changsha University of Science and Technology,  Changsha 410114, China;  2. Hunan Province University Key Laboratory of Bridge Engineering, Changsha University of Science and Technology,  Changsha 410114, China)  Abstract: The system reliability models of steel truss beam structure were established. Bending failure modes of beam  and carling were selected to be the main failure mode. The β unzipping