基于Kriging方法的大跨度拱桥模态扩展及有限元模型修正

发布时间：2020-08-01 18:44

【摘要】：结构的有限元模型修正是准确预测其在外荷载下响应、评估结构状态、为桥梁健康监测建立基准模型的重要工作之一。结构有限元模型通常是按照设计图纸来建立的,其中包含了大量的理想化假定与简化,且桥梁结构复杂的施工过程必然会导致结构尺寸、材料参数的变化。因此,实际的结构力学特性与有限元模型分析计算所得到的力学特性必然存在一定的偏差,开展有限元分析模型的修正研究工作十分必要。本文以珠海横琴二桥钢拱桥为工程背景,利用模态振型扩展结果对有限元模型修正技术进行了研究。研究的主要内容如下:(1)简要介绍Kriging方法的原理,结合某桥面高程拟合分析的实际工程问题编制程序,分析比较了线性插值、三次插值和Kriging插值方法的插值效果,以及不同相关参数θ对插值结果的影响。(2)基于Kriging方法提出了桥梁结构实测模型的模态扩展方法,以一个简支梁实际工程结构作为算例验证了本文提出模态扩展方法的可行性。(3)完成了横琴二桥模态试验,进行数据分析、整理,利用实测模态数据对横琴二桥钢拱桥进行模态扩展。(4)在基于自振频率对有限元模型进行参数型修正方法的基础上,结合自振频率和模态扩展振型提出了一种修正精度更高的模型修正方法。本方法可以考虑到实际桥梁结构中因施工、运营等阶段导致的材料参数不对称等问题的影响,经过修正的模型不仅在自振频率上与实测结果更加接近,修正后的材料参数也更加符合工程实际的物理意义。通过对横琴二桥钢拱桥进行模型修正验证了该方法的有效性。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U448.22
【图文】：

左幅9 8.4 -11.4 -5.710 2.8 -8.85 -3.911 5.6 -8.85 -9.112 8.4 -8.85 -15.113 2.8 -5.9 -2.314 5.6 -5.9 15.915 8.4 -5.9 -8.716 2.8 -2.95 1.417 5.6 -2.95 -418 8.4 -2.95 5.6幅中心线19 2.8 0 020 5.6 0 021 8.4 0 0在该桥面范围内均匀选取了 100 个拟合点，在已知高程数据实测点基础上分插值、三次插值及 Kriging 插值方法对 100 个拟合点进行插值。拟合结果如

图 2-2 三次插值拟合结果图 2-3 Kriging 插值拟合结果中黑色数据点表示已知高程点位置，由上图比较可以看出，传统的多项式在对桥面高程进行拟合时可视化效果较差，拟合桥面光滑程度较低。Krigi面很光滑，可更为准确地模拟实际桥面高程点状况。 理论相关函数协调参数 对结果影响

图 2-3 Kriging 插值拟合结果中黑色数据点表示已知高程点位置，由上图比较可以看出，传统的多项式在对桥面高程进行拟合时可视化效果较差，拟合桥面光滑程度较低。Krigi面很光滑，可更为准确地模拟实际桥面高程点状况。 理论相关函数协调参数 对结果影响riging 插值拟合精度与其选取的相关函数协调参数值 的大小紧密相关。下始数据基础上拟合，并选取了不同 值大小进行对比。

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本文编号：2777849