中承式钢拱桥智能建模与优化方法

来源：中国血液净化杂志2025年第6期北京时间：

作者：许天祥, 周绪红, 刘界鹏, 陈奉民, 熊桂开

单位：1. 重庆大学　山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆　400045","2. 重庆大学　土木工程学院，重庆　400045","3. 中铁长江交通设计集团有限公司，重庆　401121","4. 重庆市测绘科学技术研究院，重庆　401121

摘要：<p>传统桥梁结构设计高度依赖工程师经验，需反复调整结构布置，致使建模效率低且优化结果难以达到最优。为此，针对组合桥面系中承式钢箱拱桥提出了智能建模与优化方法。首先，提出了基于人机协同的结构智能建模方法：采用图层分析法提取初始条件图中拱肋、K撑、桥面系、桥梁墩台的定位及标高等关键信息；定义桥梁构部件的截面信息模块，结合读图信息进行空间信息推理，确定构部件的长度和空间坐标，制定单元和截面纤维划分准则并确定节点和单元编号，实现节点和单元的自动定义；定义边界条件模块；根据结构参数模块完成荷载输入和结构输出模块的定义，进而实现智能建模。基于参数化有限元模型，提出了结构智能优化方法。结合智能建模技术，传入参数生成有限元模型以计算伪目标函数，采用经典遗传算法、增强精英保留策略遗传算法和差分进化算法优化结构造价。结合实际工程案例验证了所提出的智能建模与优化方法，结果表明：所提出的智能建模方法仅需对初始条件图进行标记便可建立参数化有限元模型，极大地提高了建模效率和质量；相比于人工优化方法，采用所提出的优化方法可节省结构材料造价约37.9%，缩短优化周期约74%。</p>

关键词：桥梁工程,智能建模,智能优化,中承式钢拱桥,组合桥面系