基于渐进结构优化的竹结构设计及静力试验研究

摘要

为推动竹结构的发展，展开基于拓扑优化的竹结构设计新方法开发及相应的静力对比试验研究。首先，探讨了运用渐进结构优化指导竹结构设计的系统性方法；然后结合工程实例，选用面向承压型结构和受拉型结构进化的两种优化可行域，分别开展双车道桥梁结构优化设计并完成静力对比试验。结果表明：基于优化设计的桥梁结构与Michell型桁架结构较吻合，同体积下结构刚度显著高于经验设计构件；在正常使用状态下，承压型的拓扑拱结构刚度约为受拉型的拓扑悬索结构的3倍，但承载力相较略低。可见，基于渐进结构优化的新设计方法，可以针对不同的承载力和刚度设计要求，构建合适的优化可行域以指导设计出不同的方案，为工程竹结构提供了一种可自动化分析计算的最优化设计方法。

关键词

竹结构 / 拓扑优化 / 结构设计 / 桥梁结构 / 拱结构 / 悬索结构

基金资助

国家级大学生创新创业训练计划项目(No.S202010534005); 湖南省自然科学基金面上项目(No.2021JJ30270)