基于改进粒子群算法的拱桥索力优化

摘要

为了使拱桥在成桥状态下的索力分布合理，进而使拱桥结构整体受力状态良好，基于改进粒子群算法，根据最小应变能原理以及影响矩阵法对主拱圈的弯矩和轴力加以约束，得到了拱桥索力优化的目标函数，并建立了拱桥索力优化模型。以国内某钢筋混凝土拱桥为工程实例，利用MATLAB软件及有限元软件ANSYS对该桥的索力进行优化，并与其他方法得到的索力进行对比。研究结果表明：改进粒子群算法相较于标准粒子群算法具有更强的全局寻优能力，能有效避免标准粒子群算法易陷入局部最优和早熟收敛的问题，且其收敛速度和收敛精度均有所提高；与传统的未知荷载系数法及最小弯曲能量法相比，由改进粒子群算法得到的拱桥索力的分布更加合理，索力峰值下降明显，各索力之间的波动幅度也较小。

关键词

拱桥 / 索力优化 / 改进粒子群算法 / 影响矩阵