طراحی بهینه عرشه پلهای بتنی پیش ‏تنیده جعبه‏ای بر اساس آیین‏ نامه بارگذاری پل ایران با استفاده از الگوریتم ژنتیک

Abstract

در این مقاله، بهینه‏سازی عرشه پلهای بتنی پیش‏تنیده پس‏کشیده جعبه‏ای بر اساس آیین‏نامه بارگذاری پل ایران مورد بررسی قرار گرفته است. کاهش وزن عرشه پل علاوه بر این که باعث صرفه‏جویی در مصالح مصرفی و در نتیجه هزینه‏های روسازه و زیرسازه می‏شود، تأثیر بسزایی در کاهش نیروی زلزله وارد بر پل دارد. در این بهینه‏سازی، متغیرهای گوناگون از جمله ابعاد اجزای مختلف سطح مقطع عرشه، تعداد تاندونها، تعداد کابلهای هر تاندون، آرایش تاندونها، نسبت آرماتور کششی دال بالا و دال طره و میزان نیروی کشش جک در نظر گرفته شده است. قیود مشخصه بر روی این متغیرها بر اساس شرایط عملی ساخت و محدودیتهای آیین‏نامه‏ای است. قیود ضمنی برای طراحی نیز طبق ضوابط استاندارد AASHTO فرمول بندی می‏شود. به دلیل غیرخطی بودن بیشتر قیود، با یک مساله بهینه‏سازی غیرخطی روبرو هستیم که حداقل‏های موضعی مختلفی دارد؛ به همین دلیل نیاز به روشی است که قادر به شناسایی حداقل کلی تابع هدف باشد. در این مقاله از الگوریتم ژنتیک (GA) برای بهینه‏سازی استفاده شده است. این الگوریتم، توانایی قابل توجهی در حل مسائل بهینه‌سازی پیچیدهای دارد که روش‌های کلاسیک برای آنها یا قابل اعمال نبوده و یا در یافتن بهینه کلی قابل اطمینان نیستند. نتایج حاصل از این بهینه‏سازی نشان می‏دهد، با یک بار فرمول‏بندی مساله طراحی پل و با کمک الگوریتم ژنتیک می‏توان در مدت زمان کوتاهی به پاسخ بهینه دست پیدا کرد. الگوریتم ژنتیک به طور موفقیت آمیزی در این بهینه‏سازی بکار گرفته شد و طرح بهینه به طور دقیق محاسبه گردید. عرشه بهینه به دست آمده که دارای حداقل وزن ممکن بوده، تمام ضوابط آیین‏نامه‏ای تعریف شده و حداقل و حداکثرهای اجرایی موردنظر طراح را رعایت می‏کند.