结构拓扑优化理论及其在桥梁结构找型中的应用

陈艾荣， 常　成,2， 马如进， 任丽莎

(1.同济大学 土木工程学院，上海 200092; 2. 澳汰尔工程软件(上海)有限公司，上海 200436;3. 同济大学 设计创意学院，上海 200092)



结构拓扑优化理论及其在桥梁结构找型中的应用

陈艾荣1， 常成1,2， 马如进1， 任丽莎3

(1.同济大学 土木工程学院，上海 200092; 2. 澳汰尔工程软件(上海)有限公司，上海 200436;3. 同济大学 设计创意学院，上海 200092)

摘要：从物理模型、数学模型和优化算法三个方面系统阐述了结构拓扑优化的基本原理.通过实例介绍了应用拓扑优化技术进行桥梁结构找型的方法，并展示了拓扑优化中结构衍化过程及优化结果.针对目前结构拓扑优化技术运用在桥梁找型中所面临的困难，探讨了未来研究的方向.研究表明,结构拓扑优化方法可以在桥梁概念设计阶段得出合理而新颖的结构形式，在桥梁找型方面具有良好的应用前景.

关键词：桥梁工程； 拓扑优化； 变密度法； 结构找型

结构的设计目标是以最小的成本来满足使用性能的要求.传统的结构设计中，结构的最初形态主要源自设计师的经验和直觉.虽然在此基础上结构还需要通过进一步的优化与验算来确保其满足各项要求，但结构形态并不会发生太大的变化.在结构设计初期，每一个决定都会对结构在全寿命周期内的性能产生重要而深远的影响[1].传统的基于经验与直觉的设计模式具有很大的偶然性和盲目性，且一定程度上限制了桥梁体系与形式的创新.因此，目前结构设计……