基于拓扑优化和模块化组成的UHPC围护结构受力性能研究

作     者：周芷萱 蒋友宝 刘军 向义 周浩 ZHOU Zhixuan;JIANG Youbao;LIU Jun;XIANG Yi;ZHOU Hao

作者机构：长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 中路杜拉国际工程股份有限公司广东广州510627 

基　　金：湖南省自然科学基金杰出青年基金资助项目(编号:2022JJ10050) 

出 版 物：《中外公路》 (Journal of China & Foreign Highway)

年 卷 期：2024年第44卷第2期

页      码：155-163页

摘      要：针对围护结构安全、美观、轻量化的需求,该文提出一种基于拓扑优化和模块化组成的超高性能混凝土(UHPC)围护结构及其节点连接方式。首先,基于给定材料体积约束下结构柔顺度最小化的方法,对UHPC围护结构进行优化,并开展优化前后受力性能对比。采用模块化设计,取模型中受力最不利区域的优化结果作为基本构型单元,进而提出一种可将模块简单拼装的UHPC榫卯节点。考虑节点接缝处受力较为薄弱的特性,开展该类节点受力性能的有限元分析,并将其与传统螺栓‒钢板节点进行对比。结果表明:基于拓扑优化和模块化组成的UHPC围护结构在保证刚度和承载性能较高的同时,体积约减小35%;文中榫卯节点相较于螺栓‒钢板节点受力性能上较有优势,因此能够实现与传统螺栓‒钢板节点达到等强的要求;为取得较好效果,UHPC榫卯节点接缝键齿的内倾角不宜大于60°,外倾角不宜小于90°。

主 题 词：桥梁工程 围护结构 UHPC 拓扑优化 模块化 节点 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 

D　O　I：10.14048/j.issn.1671-2579.2024.02.017

馆 藏 号：203127550...