本文關(guān)鍵詞：基于動態(tài)規(guī)劃技術(shù)的MFI理論在板橋中的應(yīng)用研究

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【摘要】：傳統(tǒng)的基于Moses算法的橋梁動態(tài)稱重系統(tǒng)(Bridge Weigh-in-motion:BWIM)識別的是過橋車輛的靜態(tài)軸重。并且,Moses算法存在一定的局限性:當(dāng)過橋車輛的車軸相距很近時,求出的軸重誤差較大。針對傳統(tǒng)算法的這些問題,近二十年來發(fā)展起來的一種識別動態(tài)移動荷載的技術(shù)——移動荷載識別理論(Moving Force Identification:MFI)。這種方法是以橋梁結(jié)構(gòu)的動力學(xué)方程為基礎(chǔ),運(yùn)用動態(tài)規(guī)劃等方法處理測試得到的連續(xù)動態(tài)響應(yīng)反算出車輛荷載的軸重-時間歷程,在此基礎(chǔ)上可以得到一個相對更為準(zhǔn)確的靜態(tài)軸重。本文基于桂林市西二環(huán)高速公路便道橋的具體參數(shù)及動力試驗(yàn),對車橋耦合模型以及MFI理論的算法進(jìn)行了研究。根據(jù)MFI算法的推導(dǎo)方程,使用MATLAB對算法進(jìn)行編程,依據(jù)實(shí)測結(jié)果和車橋耦合模型計(jì)算結(jié)果對算法和程序進(jìn)行了驗(yàn)證,具體的工作內(nèi)容如下:(1)首先根據(jù)試驗(yàn)橋梁的具體結(jié)構(gòu)參數(shù),運(yùn)用通用的有限元前處理軟件HYPERMESH建立該橋的三維實(shí)體模型。隨后,采用ANSYS計(jì)算車輛過橋時的靜力響應(yīng)信號。(2)采用HYPERMESH建立三維簡化的車橋耦合模型,并使用通用的商業(yè)動力計(jì)算軟件LS-DYNA中進(jìn)行計(jì)算,分別求解出車輛通過車道一和車道二時的應(yīng)變,并和實(shí)測的應(yīng)變進(jìn)行對比分析。(3)使用MATLAB編制簡化計(jì)算模型的計(jì)算程序,求出簡化模型的頻率和基頻。使用ANSYS和MIDAS對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析,根據(jù)求出的模態(tài)和基頻對簡化模型進(jìn)行調(diào)整。(4)運(yùn)用MATLAB編制的有限元程序求解出調(diào)整后的簡化模型在車輛通過不同車道時的應(yīng)變反應(yīng),并和前面計(jì)算出的應(yīng)變進(jìn)行對比分析。(5)把實(shí)測的應(yīng)變響應(yīng)和有限元計(jì)算出的應(yīng)變相應(yīng)作為輸入數(shù)據(jù),運(yùn)用結(jié)合了動態(tài)規(guī)劃技術(shù)和特征值降階技術(shù)的MFI理論反算過橋車輛的軸重。
【關(guān)鍵詞】：動力試驗(yàn) 車橋耦合模型 LS-DYNA BWIM MFI 動態(tài)規(guī)劃技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U446
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究的背景與意義10-12
• 1.2 移動荷載識別理論的研究12-17
• 1.2.1 移動荷載識別理論簡介12-13
• 1.2.2 MFI理論的發(fā)展動態(tài)13-16
• 1.2.3 MFI理論存在的問題及發(fā)展展望16-17
• 1.3 本文的研究內(nèi)容及目標(biāo)17-19
• 第2章 車橋耦合模型的研究19-30
• 2.1 車橋耦合模型研究的背景19-20
• 2.2 實(shí)橋?qū)嶒?yàn)簡介20-22
• 2.2.1 試驗(yàn)?zāi)康募霸囼?yàn)橋梁簡介20
• 2.2.2 試驗(yàn)方案及測點(diǎn)布置20-21
• 2.2.3 現(xiàn)場測試試驗(yàn)簡介21-22
• 2.3 車橋耦合振動仿真模擬分析22-26
• 2.3.1 橋梁有限元模型22
• 2.3.2 三維9自由度車輛模型22-24
• 2.3.3 基于LY-DANA的車橋耦合振動模型建立24-25
• 2.3.4 車速的確定25-26
• 2.4 實(shí)測動力響應(yīng)與計(jì)算動力響應(yīng)對比分析26-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 基于動態(tài)規(guī)劃技術(shù)的MFI理論30-45
• 3.1 動態(tài)規(guī)劃技術(shù)30-36
• 3.1.1 動態(tài)規(guī)劃的概念30
• 3.1.2 一階動態(tài)規(guī)劃技術(shù)30-33
• 3.1.3 多階動態(tài)規(guī)劃技術(shù)33-36
• 3.2 MFI理論在BWIM系統(tǒng)中的應(yīng)用36-44
• 3.2.1 與BWIM測量值的關(guān)系推導(dǎo)36-37
• 3.2.2 特征值降階技術(shù)37
• 3.2.3 二階連續(xù)運(yùn)動方程轉(zhuǎn)化為一階離散運(yùn)動方程37-39
• 3.2.4 一階正則化技術(shù)39-41
• 3.2.5 將動態(tài)規(guī)劃法應(yīng)用于BWIM系統(tǒng)41-42
• 3.2.6 L-曲線法求解最優(yōu)正則化參數(shù)42-43
• 3.2.7 移動車輛的最優(yōu)初始狀態(tài)43-44
• 3.3 總結(jié)44-45
• 第4章 MFI理論實(shí)橋應(yīng)用研究45-81
• 4.1 MATLAB簡化模型的研究45-51
• 4.1.1 橋梁模型的簡化45-46
• 4.1.2 經(jīng)典板單元理論46-49
• 4.1.3 板單元彎曲剛度矩陣和質(zhì)量矩陣49-51
• 4.2 移動荷載的時變位置矩陣51-53
• 4.3 簡化模型的校核及修正53-58
• 4.3.1 板單元的劃分53-54
• 4.3.2 根據(jù)橋梁的頻率調(diào)整等效模量54-55
• 4.3.3 計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果對比55-58
• 4.4 根據(jù)實(shí)測及計(jì)算結(jié)果識別軸重58-78
• 4.4.1 采用全部傳感器的計(jì)算結(jié)果識別軸重58-67
• 4.4.2 采用跨中傳感器的計(jì)算結(jié)果識別軸重67-74
• 4.4.3 采用跨中傳感器的實(shí)測結(jié)果識別軸重74-78
• 4.5 軸重識別結(jié)果匯總78-80
• 4.6 本章小結(jié)80-81
• 總結(jié)與展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-86
• 致謝86-87
• 附錄A (攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄)87

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