橋梁結構動力有限元模型修正方法的研究與應用.pdf

1、建立精確的基準有限元模型是橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)中安全評定模塊的重要內容。通過有限元模型修正，以試驗得到的結構振動響應為基準來修改有限元模型的剛度、質量矩陣，可以在一定程度上減小有限元模型和實際結構之間由于施工中誤差、材料參數的不確定性、邊界條件的不恰當模擬或簡化以及有限元模型固有的離散誤差等原因造成的差別。目前學者們提出了很多模型修正方法，本文針對其中三種主要的方法在橋梁結構中的應用展開研究，分析并對比各方法的特點、優(yōu)勢和劣勢，并對一座

2、實際大跨斜拉橋結構進行了模型修正，本文主要研究內容包括：
　　1)針對基于經典優(yōu)化方法的模型修正，提出了基于響應面模型的改進可行方向法和序列二次規(guī)劃法相結合的兩步優(yōu)化策略，并介紹了相關的優(yōu)化理論；針對基于神經網絡的模型修正，介紹了徑向基網絡在模型修正中應用的原理，討論了訓練樣本的生成和規(guī)格化，以及在Matlab中建立RBF網絡和網絡參數優(yōu)選等問題；針對基于遺傳算法的模型修正，介紹了多島遺傳算法的原理，討論了編碼位串長度確定、遺傳算

3、子控制參數選擇等問題。
　　2)利用ANSYS10.0的參數化設計語言(APDL)建立了一座剛構－連續(xù)梁橋參數化有限元模型，用于模型修正方法的檢驗，并討論了基于靈敏度分析的參數優(yōu)選、目標函數選擇等問題。確定了待修正參數，并設計了七種計算工況，通過三級評價標準來綜合評價模型修正方法的特點。
　　3)通過對剛構－連續(xù)梁橋模型的修正計算，分別得到了三種修正方法在七種工況下的修正結果，分析了各方法在不同模態(tài)信息量、不同參數選取情況和

4、不同的噪聲水平下的特點，并通過三種方法之間的橫向對比，總結了不同情況下各方法之間相互的優(yōu)勢和劣勢，以期作為實際應用中的參考。
　　4)采用模態(tài)子結構方法分步對濱州黃河公路斜拉橋進行了模型修正：首先通過對整橋的模態(tài)分析，提取了中塔模態(tài)子結構，采用序列二次規(guī)劃法對中塔子結構進行修正，然后采用多島遺傳算法對橋面系結構進行了修正，得到了更加接近真實結構的有限元模型，并通過分析認為扭轉模態(tài)和高階模態(tài)識別精度低可能是導致某些模態(tài)頻率誤差修正效