【摘 要】
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随着城市桥梁建设的快速推进,桥梁装配式设计和施工进入高质量发展阶段,显现出高效率、少污染等优点,对于桥梁安全方面,设置防撞护栏是保证桥梁上行车安全最有效的措施。因此装配式防撞护栏相对于传统现浇护栏施工具有更好的优越性与应用前景。但装配式构件之间的连接也成为装配式防撞护栏设计施工过程的核心问题。装配式混凝土防撞护栏与桥面板之间的竖向连接件以及各标准段之间的纵向连接件,直接关系到车辆撞击作用下护栏的安
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随着城市桥梁建设的快速推进,桥梁装配式设计和施工进入高质量发展阶段,显现出高效率、少污染等优点,对于桥梁安全方面,设置防撞护栏是保证桥梁上行车安全最有效的措施。因此装配式防撞护栏相对于传统现浇护栏施工具有更好的优越性与应用前景。但装配式构件之间的连接也成为装配式防撞护栏设计施工过程的核心问题。装配式混凝土防撞护栏与桥面板之间的竖向连接件以及各标准段之间的纵向连接件,直接关系到车辆撞击作用下护栏的安全性。本文以广州市首个全预制装配式城市桥梁工程——芳村大道南快捷改造工程中钢-混组合梁桥上的装配式防撞护栏作为工程背景,针对桥梁装配式防撞护栏连接件的优化设计问题开展了研究。主要完成了以下工作:（1）建立了1.5t汽车-护栏碰撞体系有限元模型,从碰撞过程能量守恒、正碰刚性墙作用力、正碰位移与侧碰破坏形态等方面验证了所建立碰撞体系有限元模型的可靠性,验证结果表明所建立的动力有限元模型结果稳定可靠;（2）针对桥梁装配式竖向连接件的优化问题,提出了基于动力拓扑优化和Kriging替代模型的两阶段优化设计方法:在概念设计阶段,采用混合元胞自动机算法对连接件进行动力拓扑优化,得出设计域内材料最佳分布;在参数设计阶段,采用遗传算法确立Kriging替代模型的参数,实现了Kriging替代模型在优化连接件结构尺寸方面的应用。并将该两阶段优化设计方法应用于依托工程的装配式防撞护栏与桥面板的竖向连接件优化设计中,得到了最优尺寸的倒T型,验证了所提出方法的有效性;（3）通过碰撞有限元仿真模拟装配式防撞护栏纵向连接件在车辆碰撞作用下的动力响应,采用ABAQUS建立静力有限元模型,并将模型加载至破坏以研究连接件破坏机理和力学性能,同时采用基于Kriging替代模型的参数优化方法对性能较优的背部钢板纵向连接件进行了参数优化设计;（4）从连接性能、缓冲性能、抗倾覆性能和安全性能四个方面完成了优化后的装配式防撞护栏连接件综合性能安全评估,结果表明连接件经过优化后的护栏体系各项评估指标均满足规范要求。
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