獨塔斜拉橋結(jié)構(gòu)模型修正方法的研究

發(fā)布時間：2020-05-08 22:45

【摘要】：隨著近些年來計算機(jī)計算模擬和電腦智能化技術(shù)在橋梁工程領(lǐng)域中應(yīng)用的日漸深入,結(jié)構(gòu)有限元模型修正技術(shù)也進(jìn)入了新的發(fā)展時期。結(jié)構(gòu)有限元模型通常是根據(jù)施工設(shè)計圖建立的,但在建立模型時,我們常會簡化或假定許多不確定因素或參數(shù),這往往使得有限元模型的理論分析結(jié)果與實際結(jié)構(gòu)反應(yīng)存在一定的偏差。有限元模型修正技術(shù)就是通過對結(jié)構(gòu)的初始設(shè)計參數(shù)進(jìn)行修正,使得修正后的有限元模型可以更為準(zhǔn)確地反映橋梁結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)。本文采用迭代計算量小、模型修正精度較高的基于響應(yīng)面理論的有限元模型修正方法,對金寨縣長征大橋進(jìn)行了結(jié)構(gòu)模型修正,期望為該獨塔斜拉橋今后的管理、運營、技術(shù)狀況評定等提供決策和理論依據(jù)。首先在總結(jié)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,詳細(xì)地總結(jié)分析了有限元模型修正技術(shù)的基本理論。介紹了有關(guān)力學(xué)反問題的相關(guān)概念,對有限元模型修正的基本過程進(jìn)行了分析,得出該過程本質(zhì)上是一個優(yōu)化求解的問題,即通過反復(fù)的調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù),以在規(guī)定的約束條件下,使其目標(biāo)函數(shù)取得極小值。同時,對有限元模型修正過程中的幾個關(guān)鍵性問題(相關(guān)性分析、修正參數(shù)的選取、目標(biāo)函數(shù)的建立與優(yōu)化分析)進(jìn)行了詳細(xì)的分析與討論。其次,從響應(yīng)面法的基本概念出發(fā),介紹了響應(yīng)面函數(shù)形式的選取以及幾種常見的試驗設(shè)計方法,并分析得出各種試驗設(shè)計方法的優(yōu)缺點。簡述了結(jié)構(gòu)待修正參數(shù)的選取及其優(yōu)化求解的方法。并以一數(shù)值簡支梁為例,利用基于響應(yīng)面理論的有限元模型修正方法成功地對其進(jìn)行了模型修正,驗證了該方法的可行性。最后以金寨縣長征大橋為例,在荷載試驗分析的基礎(chǔ)上,建立了該獨塔斜拉橋的初始有限元模型,計算得到相關(guān)理論數(shù)據(jù)。通過正交試驗設(shè)計構(gòu)建能夠代替初始有限元模型的響應(yīng)面模型,同時建立目標(biāo)函數(shù),進(jìn)一步采用優(yōu)化算法對響應(yīng)面模型進(jìn)行了修正,從而獲得了更為準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)參數(shù)和有限元模型。
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