基于变密度法的组合式刚构桥拓扑优化研究

蒲广宁^1，2，尚新钊^1*，付朋辉¹

(1. 西安建筑科技大学 土木工程学院，陕西 西安 710055; 2. 陕西省城市基础设施数字化工程技术研究中心， 陕西 西安 710055)

摘　要：　为发挥组合式刚构桥大跨径的优势，进一步探索组合式刚构桥的合理结构形式，将连续体结构拓扑优化应用于桥梁结构拓扑设计。在空腹式刚构桥的基础上，采用基于SIMP插值模型的变密度法拓扑优化方法，对组合式刚构桥开展拓扑优化研究，综合考虑单元密度阈值、体积比和成员尺寸等拓扑优化参数对优化结果的影响。通过分析不同参数下的结构拓扑优化结果及其力学性能，以获取最佳的结构优化控制参数及相应单工况下最合理的拓扑构型。结果表明，拓扑优化后的桥梁构型，其挠度较空腹式刚构桥降低 48.95%;二者最大负弯矩均出现在中跨拱梁结合处，最大正弯矩均出现在中跨跨中;优化后的桥梁在边跨跨中、中跨拱梁结合处及中跨跨中的弯矩较空腹式刚构桥分别减小79.74%、75.29%、24.35%。拓扑优化后获得的桁架式结构，提升了刚度与承载效率，为大跨径桥梁提供了结构基础。

关键词：　刚构桥; 变密度法; 拓扑优化; 优化准则法

基金项目： 秦创原引用高层次创新创业人才项目(QCYRCXM-2022-148);陕西省教育厅科学研究计划项目(24JR095)

引文格式： 蒲广宁，尚新钊，付朋辉. 基于变密度法的组合式刚构桥拓扑优化研究[J]. 市政技术，2026，44(4)：205-214，255. (PU G N，SHANG X Z，FU P H. Research on topological optimization of the combined rigid structure bridge based on variable density method[J]. Journal of municipal technology，2026，44(4)：205-214，255.)