重慶石板坡長江大橋復(fù)線橋基于靜動力的模型修正.pdf

1、橋梁結(jié)構(gòu)整個生命周期內(nèi)靜動力響應(yīng)值的實際狀況一直是工程研究領(lǐng)域關(guān)注的問題。通過有限元計算程序?qū)憫?yīng)值進(jìn)行估計是目前比較有效的方法，具有成本低、速度快等優(yōu)點。然而，由于各種簡化和假定，依據(jù)設(shè)計圖紙建立的橋梁初始有限元模型的靜動力響應(yīng)計算結(jié)果與試驗測量結(jié)果之間往往存在不同程度的差異。因此，如何對初始有限元模型進(jìn)行修正，使其理論計算值趨近于結(jié)構(gòu)的實際響應(yīng)值是一個具有重要理論和實用意義的研究方向，模型修正技術(shù)及結(jié)果可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的靜動力響應(yīng)分析、

2、損傷識別、健康監(jiān)測和安全評估等方面。 本文以石板坡長江大橋復(fù)線橋為工程背景，提出了一種利用通用有限元程序和數(shù)學(xué)軟件相結(jié)合的模型修正方法，通過數(shù)值模擬來驗證該方法的可行性，并將其應(yīng)用于實橋的有限元模型修正。完成的主要工作有： ①在系統(tǒng)闡述已有模型修正方法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于靈敏度分析和SOP算法的參數(shù)型有限元模型修正方法：首先，依據(jù)工程經(jīng)驗和靈敏度分析結(jié)果選取模型的待修正參數(shù)；然后，構(gòu)造待修正參數(shù)及其關(guān)于結(jié)構(gòu)響應(yīng)的靈敏

3、度值與結(jié)構(gòu)響應(yīng)值之間的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；最后通過假定待修正參數(shù)關(guān)于結(jié)構(gòu)響應(yīng)的靈敏度值在小范圍內(nèi)保持不變，將參數(shù)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為一系列靈敏度不變的子優(yōu)化問題進(jìn)行求解。這種方法將通用有限元程序與數(shù)學(xué)軟件有機(jī)結(jié)合，不僅使計算量大大減少，而且方便簡單地實現(xiàn)了大型結(jié)構(gòu)的模型修正，便于工程應(yīng)用。 ②建立了石板坡長江大橋復(fù)線橋的初始有限元模型，并對建模過程中一些不確定因素與待修正參數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了討論。 ③以數(shù)值模擬的方式，采用本文提出的模型修正

4、方法來檢驗待修正參數(shù)經(jīng)修正后能否收斂于人為設(shè)定的“真值”。模擬結(jié)果表明，經(jīng)過三次子優(yōu)化問題的求解就能取得較好的修正結(jié)果，說明本文提出的有限元模型修正方法具有可行性和實用性。 ④采用單獨(dú)基于動力的模型修正方法對數(shù)值模型進(jìn)行了修正，并用其模擬效果與本文提出的模型修正方法的模擬效果進(jìn)行了對比，計算結(jié)果表明，后者的修正效能更具優(yōu)越性。 ⑤對石板坡長江大橋復(fù)線橋進(jìn)行了成橋荷載試驗，并運(yùn)用本文提出的模型修正方法對該橋的初始有限元模型