鋼桁架橋因具有構造簡單、承載能力高、縱向與橫向剛度大、施工周期短等優(yōu)點,在現(xiàn)代橋梁學發(fā)展中起到了非常重要的承上啟下的作用。隨著鋼結構材料橋梁的逐漸普及,在大跨度鋼結構橋梁建造時,往往采用鋼桁架的結構形式進行設計。因此鋼桁架橋在交通運輸線路的建造中被大量應用。隨著社會發(fā)展,橋梁工程作為交通運輸?shù)纳�工程,在地震時橋梁產生的破壞不僅會造成嚴重的經濟損失,也會為后續(xù)的救援工作造成阻礙。但隨著橋梁學的發(fā)展,近代橋梁結構趨于輕,柔的特點,這也對鋼桁架橋結構在承受地震作用、列車荷載等動力作用時的結構響應性能提出了考驗。因此,本文引入H∞范數(shù)作為動力性能優(yōu)化的控制參數(shù),采用遺傳算法對鋼桁架橋進行動力性能優(yōu)化。具體工作內容如下:（1）提出鋼桁架橋動力性能指標。H∞范數(shù)表征著系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的最大增益。對于鋼桁架橋系統(tǒng),H∞范數(shù)表示動力作用下,結構輸出能量與動力作用輸入能量的比值,且H∞范數(shù)由結構自身特性決定,不被外加荷載影響。因此可以把H∞范數(shù)作為衡量鋼桁架橋動力性能的指標。為計算結構的H∞范數(shù),需要計算鋼桁架橋結構的剛度、質量矩陣。采用MATLAB軟件建立鋼桁架橋有限元模型,對鋼桁架橋結構的剛度、質... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｈ〇〇控制簡圖??Ｆｉｇ?１．１?Ｈｃｏ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｄｉａｇｒａｍ??

?基于Ｈ…范數(shù)的鋼桁架橋動力性能優(yōu)化研宄???（２）定義節(jié)點坐標。定義順橋向方向為ｘ軸方向，橫橋向方向為ｊ；方向，豎向為ｚ方??向。坐標（０，?０，?０）點為１號節(jié)點，坐標（８，?０，?１１）點為２號節(jié)點，節(jié)點編號順序從第一榀??到第二榀依次編號。??（３）定義連接方式。單元編號原則遵循盡量使單元的兩節(jié)點編號數(shù)目總和最校第一??榀主桁部分單元示意圖如圖２．１所示。另一榀主桁單元節(jié)點編號規(guī)則與第一榀相同。??１４１?７２?１：３７?７〇?ｉ３３?７８?１２蚨?７６?１２５?７４?１２１?７２??、—＇?：?－／：一丨上、一?／’?上、廣．；一＇?／’、■）、、??１４２?＇１４０?１３８?１３６?１３４?１３２?１３０?１２８?１２６?１２４?１２２?１２０?１１８??Ｉ?、＇／?Ｉ?、、、‘；／?！?＼??巧１３９?７１?１３５；?６９?＾?６７￣（２７?６５?＾?６３?１１??２?４?４?８?６?１２?８?１—６?１０?２０?１２、２４??－、、?Ｉ?／?｜?＼、：?／?＾?＼??１?＾?：．ｖ３?５＾?７?９?／?１１?Ｍ３?１５?１７，．?１９?，２１?２３?２５??／?Ｉ?＼?／?＼?Ｉ?／?｜?＼?／??１?２?３?６?５?１〇＿?７?１４?９?．１８?１１?２２?１３?２６??圖２．１部分單元、節(jié)點示意圖??Ｆｉｇ?２．１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｎｏｄｅ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ??（４）定義邊界。本文模型為一三跨連續(xù)鋼桁架梁橋，每跨長度相等，４個支座，則全??橋共８個約束，第１跨和第２跨間支座約束ｘ、ｙ、ｚ三個方向的位移，其余支座只約束ｚ??方向位移。??（５

市面上的商業(yè)有限元軟件很多，比如ＡＮＳＹＳ等都具備成熟的有限元分析計算??功能。在此之中，Ｍｉｄａｓ軟件作為一款商業(yè)有限元軟件，更多的應用在工程設計方面，??而本文旨在提出一種與工程實用相關的優(yōu)化方法，為此本文采用Ｍｉｄａｓ?Ｃｉｖｉｌ軟件進行有??限元模型的對比，以及在后文中驗證地震作用下優(yōu)化前后的時程響應對比。并且Ｍｉｄａｓ??軟件在地震作用下的響應計算上，具備己有的地震時程，為計算提供了便利，且計算速??度很快，可以充分滿足本文研宄的需要。在Ｍｉｄａｓ軟件建立原結構的有限元模型如圖２．３。??圖２．３?Ｍｉｄａｓ軟件下全橋結構模型圖??Ｆｉｇ?２．３?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｉｎ?Ｍｉｄａｓ??在原有的ＭＡＴＬＡＢ模型基礎上，與Ｍｉｄａｓ模型進行對比。分別在ＭＡＴＬＡＢ軟件??建立的模型與Ｍｉｄａｓ軟件下的模型的第一跨跨中施加相同的豎向單位力，通過比較兩模??型各個節(jié)點的位移的方式進行驗證，由于主桁結構兩榀對稱，全橋關于跨中對稱，因此??選取前半跨第一榀主桁節(jié)點進行位移對比驗證。選取節(jié)點豎向位移驗證結果如表２．４。??計算比較ＭＡＴＬＡＢ模型與Ｍｉｄａｓ模型單位力作用下節(jié)點位移后發(fā)現(xiàn)，相對誤差基??本都在１０％以內，因此可以認為ＭＡＴＬＡＢ模型與Ｍｉｄａｓ模型在承受靜荷載作用時，位??移基本一致。因此證明ＭＡＴＬＡＢ模型與Ｍｉｄａｓ模型基本吻合，說明ＭＡＴＬＡＢ程序建??立的有限元模型是可靠的，可以使用在ＭＡＴＬＡＢ程序下建立的有限元模型，計算剛度、??質量矩陣，進行優(yōu)化算法的運算。??２．?３剛度、質量矩陣縮減??由于本文研究有限元模型，節(jié)點數(shù)為１２０，單個節(jié)點自由度為３，添加約束條件后，?


本文編號：3225464