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轨道交通高架U型梁结构优化设计研究
作者:陈华婷 孙聪 赵蕊
关键词: 城市轨道交通 拓扑优化 变密度法 U型梁
摘要：由于建筑高度低、降噪性能好、空间利用率高等优点,U型梁在轨道交通高架桥中广泛应用,但对其结构性能的研究相对较少。基于Abaqus6.14-1的优化模块,依托某实际U型梁项目,首先采用拓扑优化的方法,在保证列车行驶空间等必要功能要求的前提下,以应变能最小为目标函数、体积限值等为约束条件,研究不同支承条件下轨道交通30 m标准跨径简支高架U型梁的最优结构形式。对拓扑优化结果进一步采用形状优化,以消除截面应力集中的影响。结果表明:对于上承式桥梁,当支座间距较小时,优化结果类似于小箱梁,当支座间距较大时,优化结果类似于T梁;对于下承式桥梁,其拓扑优化形态比较接近于实际项目的 U型梁设计方案。经形状优化后,局部应力降为原数值的71.39%,应力集中明显改善。结果还表明,连续体结构拓扑优化技术可有效地运用于桥梁结构的方案设计。