改进响应面法在桥梁结构有限元模型修正中的应用
发布时间：2022-01-10 10:45
为了获得精确的桥梁结构有限元计算模型,提供健康监测和受力性能再分析的基准有限元模型,对桥梁结构有限元模型修正方法进行研究,提出以二阶多项式与径向基函数相结合的改进响应面法。将该方法应用到一座系杆拱桥的有限元模型修正中,选择该桥的铺装层厚度、拱肋、主梁、横梁及吊杆的弹性模量和密度作为待修正参数,采用D-最优试验设计方法进行试验设计,对试验设计得到的一系列样本点进行方差分析。以F检验法筛选出对各测点挠度和各阶频率影响显著的参数,建立改进后的响应面模型,并计算出关于设计参数的响应值。结合现场试验得到的静动力测试数据构造目标函数,对目标函数进行优化求解得到各参数的最优解,代入到初始有限元模型中,完成对初始有限元模型的修正。结果表明:各构件的弹性模量及其二次项和铺装层厚度对挠度影响高度显著,一些构件的弹性模量和密度对频率影响显著,以显著性较高的参数拟合的响应面模型具有较高的精度,修正后的有限元模型的计算值与现场试验实测值的误差显著降低。修正后的系杆拱桥有限元模型与实际结构更加吻合,可作为基准有限元模型,对今后桥梁结构的健康监测、静动力性能分析、损伤识别具有重要意义和实用价值。
【文章来源】：公路交通科技. 2020,37(10)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
黄弓大桥有限元模型
荷载试验中应变和挠度测点布置图如图2所示,现场实验如图3所示。测试多组数据取平均值并进行处理,消除沉降影响,由于残余应变和残余挠度在合理范围内,消除残余应变和残余挠度,得到各工况下的应变和挠度测试数据见表2。图3 现场荷载试验
图2 荷载试验测点布置示意图表2 静载试验应变值Tab.2 Strain values in static load test 测点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 工况1 计算值/με -32 -37 -13 -14 16 19 21 20 49 54 60 55 实测值/με -23 -27 -9 -10 11 14 17 16 33 40 42 37 工况2 计算值/με -23 -47 -10 -20 14 18 24 22 39 50 71 74 实测值/με -17 -34 -8 -14 10 13 17 17 28 35 47 52 工况3 计算值/με -71 -64 -12 -8 46 59 51 51 69 95 90 87 实测值/με -45 -33 -10 -5 31 33 33 32 51 54 55 53 工况4 计算值/με -60 -71 -8 -10 36 55 62 52 56 74 110 104 实测值/με -35 -40 -7 -7 24 34 35 33 34 52 64 62
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于二阶泰勒级数展开和风驱动优化算法的结构有限元模型修正[J]. 杜进生,张天能,周赤伟. 建筑结构学报. 2019(02)
[2]基于多目标优化的混凝土斜拉桥静动力有限元模型修正[J]. 彭涛,田仲初,张建仁,郑万泔. 振动与冲击. 2018(21)
[3]面向桥梁工程的响应面技术在有限元模型修正中的应用探讨[J]. 张挣鑫,刘黔会,黄方林. 公路工程. 2018(04)
[4]基于随机有限元的修正剑桥模型可靠性研究[J]. 陆征然,张茂胜,郭超. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2018(04)
[5]考虑不确定性因素的有限元模型修正方法研究[J]. 陈喆,何欢,陈国平,何成. 振动工程学报. 2017(06)
[6]基于组合函数响应面的桥梁有限元模型修正[J]. 张松涵,高芳清,张伟伟. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2015(05)
[7]基于桥梁健康监测的有限元模型修正研究现状与发展趋势[J]. 梁鹏,李斌,王秀兰,王晓光,吴向男,马旭明. 长安大学学报(自然科学版). 2014(04)
[8]基于径向基函数响应面方法的超大跨悬索桥有限元模型修正[J]. 郁胜,周林仁,欧进萍. 铁道科学与工程学报. 2014(01)
[9]基于混合响应面法的滚压成型回弹角预测控制及应用[J]. 胡星星,裘乐淼,张树有,张辉. 浙江大学学报(工学版). 2013(11)
[10]基于响应面法的结构有限元模型静动力修正理论及应用[J]. 韩建平,骆勇鹏. 地震工程与工程振动. 2013(05)
硕士论文
[1]基于改进响应面法的水布垭面板堆石坝材料参数反演与分析[D]. 杨荷.武汉大学 2017
本文编号：3580574
【文章来源】：公路交通科技. 2020,37(10)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
黄弓大桥有限元模型
荷载试验中应变和挠度测点布置图如图2所示,现场实验如图3所示。测试多组数据取平均值并进行处理,消除沉降影响,由于残余应变和残余挠度在合理范围内,消除残余应变和残余挠度,得到各工况下的应变和挠度测试数据见表2。图3 现场荷载试验
图2 荷载试验测点布置示意图表2 静载试验应变值Tab.2 Strain values in static load test 测点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 工况1 计算值/με -32 -37 -13 -14 16 19 21 20 49 54 60 55 实测值/με -23 -27 -9 -10 11 14 17 16 33 40 42 37 工况2 计算值/με -23 -47 -10 -20 14 18 24 22 39 50 71 74 实测值/με -17 -34 -8 -14 10 13 17 17 28 35 47 52 工况3 计算值/με -71 -64 -12 -8 46 59 51 51 69 95 90 87 实测值/με -45 -33 -10 -5 31 33 33 32 51 54 55 53 工况4 计算值/με -60 -71 -8 -10 36 55 62 52 56 74 110 104 实测值/με -35 -40 -7 -7 24 34 35 33 34 52 64 62
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于二阶泰勒级数展开和风驱动优化算法的结构有限元模型修正[J]. 杜进生,张天能,周赤伟. 建筑结构学报. 2019(02)
[2]基于多目标优化的混凝土斜拉桥静动力有限元模型修正[J]. 彭涛,田仲初,张建仁,郑万泔. 振动与冲击. 2018(21)
[3]面向桥梁工程的响应面技术在有限元模型修正中的应用探讨[J]. 张挣鑫,刘黔会,黄方林. 公路工程. 2018(04)
[4]基于随机有限元的修正剑桥模型可靠性研究[J]. 陆征然,张茂胜,郭超. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2018(04)
[5]考虑不确定性因素的有限元模型修正方法研究[J]. 陈喆,何欢,陈国平,何成. 振动工程学报. 2017(06)
[6]基于组合函数响应面的桥梁有限元模型修正[J]. 张松涵,高芳清,张伟伟. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2015(05)
[7]基于桥梁健康监测的有限元模型修正研究现状与发展趋势[J]. 梁鹏,李斌,王秀兰,王晓光,吴向男,马旭明. 长安大学学报(自然科学版). 2014(04)
[8]基于径向基函数响应面方法的超大跨悬索桥有限元模型修正[J]. 郁胜,周林仁,欧进萍. 铁道科学与工程学报. 2014(01)
[9]基于混合响应面法的滚压成型回弹角预测控制及应用[J]. 胡星星,裘乐淼,张树有,张辉. 浙江大学学报(工学版). 2013(11)
[10]基于响应面法的结构有限元模型静动力修正理论及应用[J]. 韩建平,骆勇鹏. 地震工程与工程振动. 2013(05)
硕士论文
[1]基于改进响应面法的水布垭面板堆石坝材料参数反演与分析[D]. 杨荷.武汉大学 2017
本文编号：3580574
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