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变截面波形钢腹板双目标优化设计及方案决策
投稿时间：2023-06-08  修订日期：2023-12-20
关键词:波形钢腹板  双目标优化  剪切屈曲  NSGA-Ⅱ算法  熵权法  TOPSIS
基金项目:国家重点研发计划(2017YFC1502503)
作者单位邮编
石旷 武汉理工大学 交通与物流工程学院 430063
杨吉新* 武汉理工大学 交通与物流工程学院 430063
吴爱平 深圳市综合交通与市政工程设计研究总院有限公司 
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摘要:
      为提高变截面波形钢腹板弹性剪切屈曲强度 ,同时控制工程造价,对某变截面波形钢腹板连续刚构桥的腹板尺寸进行优化设计。首先,建立不同尺寸波形钢腹板模型,通过响应面拟合得到尺寸参数与 剪切屈曲强度关系式,使用条分方法计算尺寸参数与造价关系式；其次,利用NSGA-Ⅱ算法优化得到Pareto最优解集,提出专家打分法-熵权法-离差最小法,得到指标权重,并利用逼近理想解排序法(TOPSIS)决策得到最佳方案；最后,分析参数改变对方案的影响。结果表明：通过屈曲模态及响应面显著性验证,建立的有限元模型及拟合公式准确有效；与原设计比较,最佳方案 弹性剪切屈曲强度提高93.5%,造价增大37.1%,Pareto解集中存在弹性剪切屈曲强度大于原设计且造价小于原设计的解,表明原设计尺寸可进一步改进；分析尺寸改变下弹性剪切屈曲强度的变化趋势,最佳方案通过增加波高hr、板厚tw、短边高hw2,以及减小平板条宽度b和d、长边高hw1来提高弹性剪切屈曲强度；主观权重直接影响最佳方案的选择,随着弹性剪切屈曲强度主观权重的增大,最佳方案中波形钢腹板弹性剪切屈曲强度提高,同时造价增大。
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