基于粒子群算法的高铁简支钢-混结合梁减碳优化

学术精汇

作者：

卢斌1 张迅*1 2 陈柯儿1 董潮汐1 鄢玉胜3

作者单位：

1. 西南交通大学土木工程学院2. 西南交通大学桥梁智能与绿色建造全国重点实验室3. 中铁第一勘察设计院集团有限公司

摘要：

“双碳”背景下，为优化高速铁路桥梁建设产生的碳排放，以高速铁路40 m简支钢-混结合梁为对象，二氧化碳排放量为目标函数，选定14个设计参数变量，基于Python平台编制粒子群算法进行优化研究。在优化算法中，通过Pyansys在Python中运行APDL命令，并基于罚函数法将有约束的优化转化为无约束的优化，从而将有限元模块嵌入优化算法以进行有限元验证，保障优化后参数满足规范要求。针对传统粒子群算法存在的容易早熟的问题，分别使用线性递减、考虑惯性权重、增加收缩因子、变学习因子方法提升粒子群算法性能。优化结果表明：本文提出的将Pyansys有限元嵌入粒子群的算法能有效地对高速铁路简支钢-混结合梁进行低碳方向的优化设计，经优化后最优结果二氧化碳排放量下降23.3%，在自适应权重改进算法中产生。从多项优化结果中可看出，适当减小混凝土板厚度至0.3 m左右，增大钢腹板高度至3 m左右，对碳排放优化有利，优化控制因素为桥梁刚度约束。研究结果可为高速铁路简支钢-混结合梁低碳优化设计提供参考。

关键词：

高速铁路铁路桥梁钢-混结合梁粒子群算法碳排放优化

刊期：

2025，12（69）

所属栏目：

桥梁工程

基金资助：

国家自然科学基金项目(51978580,51778534)

分类号：

U238； U24； U448. 38

DOI：

10. 13238 / j. issn. 1004-2954. 202401

页数：

页码：

104-111

来源期刊

铁道标准设计