【摘要】：隨著交通量的飛速增長、設(shè)計理論的不斷成熟和施工技術(shù)的突飛猛進(jìn),斜拉橋如雨后春筍般在世界各地得以推廣。對斜拉橋全橋有限元模型進(jìn)行受力分析時,首先需要提供一組初始索力,使橋梁在成橋恒載作用下滿足設(shè)計的基本參數(shù)和性能,達(dá)到合理的受力狀態(tài)和幾何線形。傳統(tǒng)的索力調(diào)整方法是一個反復(fù)迭代試算的過程,往往耗時巨大難收斂,且具有一定的經(jīng)驗性。本文旨在提出一種基于Kriging代理模型的索力調(diào)整方法,通過建立初始索力與橋面構(gòu)型的對應(yīng)關(guān)系,從而達(dá)到校準(zhǔn)索力的目的。此方法運算速度快,精度高,且避免了大量重復(fù)的有限元迭代計算。文中使用一個簡單的斜拉橋數(shù)值算例來驗證此方法的可行性和精度,結(jié)果表明Kriging方法在保證結(jié)果精度的同時大大提高了運算效率。最后以太平湖大橋為工程背景,進(jìn)一步驗證了方法的工程實用性。論文的主要研究工作和結(jié)論包括:1.首先介紹了Kriging模型的建立方法,給出了應(yīng)用Kriging模型進(jìn)行斜拉橋有限元模型索力調(diào)整的具體步驟。建立數(shù)值算例的有限元模型,以索力作為輸入,索梁節(jié)點的豎向位移作為輸出,采用均勻設(shè)計方法,構(gòu)建Kriging代理模型,與傳統(tǒng)的零位移索力調(diào)整方法的比較結(jié)果表明該方法可以在較短的時間內(nèi)優(yōu)化出成橋索力,且精度較高。2.基于設(shè)計圖紙建立了太平湖大橋的初始有限元模型,進(jìn)行了索力敏感性分析,將Kriging模型優(yōu)化出的對應(yīng)索力和其他索力一起作為初始值,以索梁節(jié)點豎向位移為控制目標(biāo),循環(huán)迭代得到太平湖大橋的成橋索力。3.太平湖大橋已運營服役多年,根據(jù)健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù),采用二次響應(yīng)面方法對太平湖大橋有限元模型進(jìn)行模型修正,得到可作為調(diào)索“仿真”計算分析的基準(zhǔn)有限元模型。對太平湖大橋進(jìn)行橋面線形和索力測試,基于基準(zhǔn)有限元模型采用Kriging方法對太平湖大橋進(jìn)行了索力優(yōu)化,結(jié)果顯示索力優(yōu)化結(jié)果和實測索力值誤差在工程允許范圍以內(nèi),計算得到的橋面線形與實測值較為吻合。
【圖文】：

11 美國Bridge1988 396 世界上首創(chuàng)牽索式掛籃施工12 挪威 Skarnsundet 1991 530 跨徑最大的混凝土斜拉橋13 法國NormandyBridge1995 856 建成時為最大跨徑斜拉橋14 俄羅斯西伯利亞 OB河橋2000 408 世界上最大的獨塔斜拉橋(a) Dame Point Bridge (b) Saiut-Nazaire Bridge

.3.3 內(nèi)力平衡法該方法的基本原理是[37]：選取主梁、主塔特定截面內(nèi)力作為優(yōu)化目標(biāo)，通理選擇拉索張拉力，使結(jié)構(gòu)在恒載和活載共同作用下，指定關(guān)鍵控制截面（主梁、主塔在內(nèi)的不利截面），要求主梁的控制截面的最大應(yīng)力值與主梁材容許應(yīng)力值之比相等。所以在該法下，主梁、主塔彎矩條件很容易滿足，如擇的控制截面和截面內(nèi)力數(shù)值控制范圍都很合理，這樣會得到更理想的計算。其實剛性支承連續(xù)梁法實際上就是內(nèi)力平衡法的一個特例，特別之處在于體了控制截面內(nèi)力確定方法。內(nèi)力平衡法可以使結(jié)構(gòu)各截面的受力相互協(xié)調(diào)而達(dá)到設(shè)計經(jīng)濟(jì)的要求，但也存在缺點，所求的索力依然可能出現(xiàn)不均勻，性較大的現(xiàn)象，，還需要進(jìn)一步索力調(diào)勻的過程。.3.4 彎曲能量最小法以主梁、索塔、墩等彎曲應(yīng)變能平方和最小作為目標(biāo)函數(shù)，計算出在二期作用下的一組合理的成橋索力[38]�？捎煤喕挠嬎隳Ｐ蛠斫忉尨朔椒ā�
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U448.27

【參考文獻(xiàn)】

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1 汪峰;劉沐宇;;基于ANSYS平臺的大跨度斜拉橋非線性成橋初始索力確定[J];土木工程與管理學(xué)報;2013年02期

2 李熠;顏東煌;李學(xué)文;;混凝土斜拉橋合理成橋狀態(tài)研究[J];重慶交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年06期

3 任偉新;陳華斌;;基于響應(yīng)面的橋梁有限元模型修正[J];土木工程學(xué)報;2008年12期

4 王為圣;趙榮高;李峰輝;;斜拉橋成橋索力確定在ANSYS中的實現(xiàn)[J];重慶交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年05期

5 謝飛翔;陳玉驥;鄧發(fā)杰;;ANSYS二次開發(fā)技術(shù)在確定纜索承重橋梁成橋初始恒載索力中的應(yīng)用[J];黑龍江交通科技;2007年04期

6 陳明憲;;斜拉橋的發(fā)展與展望[J];中外公路;2006年04期

7 葉梅新;韓衍群;張敏;;基于ANSYS平臺的斜拉橋調(diào)索方法研究[J];鐵道學(xué)報;2006年04期

8 杜蓬娟,張哲,譚素杰;斜拉橋合理成橋狀態(tài)索力確定的優(yōu)化方法[J];公路交通科技;2005年07期

9 張建民,肖汝誠;斜拉橋合理成橋狀態(tài)確定的一階分析法[J];力學(xué)季刊;2004年02期

10 許瑞紅,劉鴻,張雪松;五河口斜拉橋施工索力優(yōu)化的研究[J];交通科技;2004年03期

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1 嚴(yán)國敏;;再論部分斜拉橋,兼論多塔斜拉橋[A];中國土木工程學(xué)會橋梁及結(jié)構(gòu)工程學(xué)會第十三屆年會論文集（上冊）[C];1998年

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1 陳素君;混凝土斜拉橋的長期性能研究[D];湖南大學(xué);2011年

2 張崎;基于Kriging方法的結(jié)構(gòu)可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計[D];大連理工大學(xué);2005年

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1 韓州斌;大跨度三主鋼桁梁鐵路斜拉橋基準(zhǔn)有限元模型研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

2 田帥帥;支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋索力確定[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

3 謝小輝;多塔斜拉橋成橋索力優(yōu)化及合理施工狀態(tài)的確定[D];西南交通大學(xué);2013年

4 苗永慧;基于影響矩陣法的斜拉橋合理成橋狀態(tài)研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

5 羅霞;基于Kriging法的單索面斜拉橋靜力可靠度分析[D];華南理工大學(xué);2012年

6 王俊;獨塔斜拉橋初始索力研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

7 王官磊;獨塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋索力優(yōu)化研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

8 李孟然;混合梁斜拉橋成橋恒載索力優(yōu)化研究[D];華中科技大學(xué);2006年

9 蘇劍南;三塔PC斜拉橋總體構(gòu)思及力學(xué)行為分析[D];華中科技大學(xué);2006年

本文編號：2663714