预应力混凝土铁路桥梁基础设施动力学分析与生成式设计的自动化

本研究提出了一种在高速机车多铰接式（HSLM-A）列车荷载作用下，用于高速有砟铁路桥梁动力学分析和生成式设计的创新方法。基于 Eurocode 标准，建立了包含超过 400 万个数据点的综合数据库，其中包括 10 余种 HSLM-A 车型在 150 至 350 km/h 速度范围内作用下，10,000 多座桥梁的最大竖向位移和加速度数据。本研究的核心贡献在于提出了一种融合语义搜索和先进解码技术的新型代理模型，显著提高了单跨高速铁路桥梁动力学行为预测的计算速度与精度。通过对现有 30 m 和 50 m 跨度桥梁的案例研究验证了所开发模型的性能，其 R 2 值达到 0.999，凸显了该模型的高精度和快速预测能力。此外，本研究还引入了一个用于优化预应力混凝土铁路桥梁截面几何形状的前沿框架。随后针对典型的箱梁桥进行了案例研究，在单位长度质量方面确定了 25 种优于原始设计的可行方案。本研究展示了先进技术与结构优化之间的协同效应，为该领域的未来研究开辟了新途径。• 结合语义搜索的代理模型在桥梁动力学预测中实现了 R²= 0.999。• 超过 400 万个数据点支持 0.1 s 的快速分析，相较于传统有限元计算的 22 min 大幅缩短。• 多目标优化得出了 25 种可使桥梁质量减轻 30 % 的设计方案。• Fast KD-Railway 软件可提供实时动力学分析。• 适用于 PSC 铁路桥梁且符合 Eurocode 的生成式设计框架。