波纹钢腹板简支结合箱梁的截面优化

孙 洁，刘 磊，彭 益

(北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044)

近几十年来，波纹钢腹板结合箱梁日渐成为国内、外公路桥梁中一种广受欢迎的梁型。首先这种组合截面不论是相对于混凝土箱梁还是纵向加劲的平钢腹板箱梁来说都有其独特的优点[1]，再者这种组合截面与体外预应力相结合，可使预应力效应得到更充分的发挥。这种经济又美观的结合梁首先出现在国外，其结构体系有简支梁桥、连续梁桥、连续刚构桥、斜拉桥等。目前国内也相继建成了多座此类结合梁桥[2]。并且对其设计、静动力特性分析、截面形式对桥梁动力特性的影响等进行了相关的研究，然而针对此类结合梁进行的优化分析研究并不多见，相关研究也仅是对波纹腹板的截面尺寸的优化分析[3]。采用有限元分析软件对波纹钢腹板体外预应力简支梁进行了整体的优化分析，在对波纹腹板截面优化的基础上，对梁的横截面以及简支梁进行了全面的优化分析。

1 结构优化的方法

常见的优化分析软件有 Optistruct、Tosca、Ansys等，本文运用大型有限元软件Ansys对波纹钢腹板结合箱梁进行优化分析，优化算法包括准则法、数学规划法、遗传算法。本文采用的Ansys中零阶优化的方法，是数学规划法中的一种。

2 波纹钢腹板体外预应力组合箱梁整体优化分析

2.1 模型梁概况(图1～图3)

图1 主梁横截面(单位:mm)

图2 主梁立面(单位:mm)

图3 波纹钢腹板横截面

本文采用的是公路简支梁模型梁，模型梁的结构如图1～图3所示。……