基于拓扑优化理论的筏型地基布桩优化.pdf

Altair 2015 技术大会论文集 基于拓扑优化理论的筏型地基布桩优化 Topology Optimization Theory Method For Optimal Pile Layout For Raft Pile Foundation 1，2** 王鹏飞 ， 蔡坤， 吴冰昕 1．中国三峡新能源太阳山发电有限公司，宁夏，银川 750011 2．西北农林科技大学 水利与建筑工程学院，陕西，杨凌 712100 摘 要：本文基于连续体拓扑优化理论，分析了梁板式筏基考虑沉降均匀控制的拓扑 优化设计方法，利用有限元软件HyperWorks，探索了大跨度梁板式筏基中布桩优化问 题。根据复合地基布桩优化的子域法，本文将控制复合地基沉降均匀性和最大限度的 节约经济相结合为目标，发挥地基处理技术与拓扑优化理论优势相结合的作用，通过 此次研究可建立具有工程应用价值的筏形基础桩分布优化设计方法，以实现筏型桩基 的布桩优化。通过本研究得出如下结论：通常，结构跨度远高于桩深时，很难对其整 体结构进行变形分析，更难以进行布桩优化。为此，根据子域法，分析梁板式筏基几 个代表性子域（如角子域、边子域和内子域）内的最优布桩，并由代表性子域布桩方 案拼装整体结构中布桩型式。子域法避免了大跨度桩基础整体结构分析复杂、计算量 庞大的困难，同时避免使用整体结构一次性布桩拓扑优化带来的最终布桩极不均匀性 的问题，将布桩优化的子域法运用到梁板式筏基布桩优化的的概念性设计中，得到筏 基布桩合理经济的构型，同时验证了子域法能够在筏型地基优化中得到更广泛的应 用。 关键词：复合地基；拓扑优化；筏基；子域法；沉降 Altair 2015 技术大会论文集 Topology Optimization Theory Method For Optimal Pile Layout For Raft Pile Foundation ABSTRACT ：Based on continuum topology optimization theory, this paper analyzed the design of raft pile foundation with settlement constraint and explored the optimal layout way of large-span foundation by using HyperWorks. To get the optimal layout way of the raft pile composite foundation in integral structure, based on the sub-domain method. This paper, with the goal of constraining the settlement uniformity for composite foundation and maximizing saving expenditures, applied the foundation treatment technology and topology optimization theory to establish the optimal design of composite ground pile layout with engineering application, which gives a full play to the layout and pile-soil as a load-bearing role together, in order to achieve optimization of raft pile foundation pile layout. Following results obtained in this paper: Typically, when the structural span is much higher than th