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基于Kriging代理模型的斜拉桥有限元模型索力调整方法
| 论文题名： | 基于Kriging代理模型的斜拉桥有限元模型索力调整方法 |
| 关键词： | 斜拉桥;成桥索力;桥面线形;Kriging代理模型 |
| 摘要： | 随着交通量的飞速增长、设计理论的不断成熟和施工技术的突飞猛进，斜拉桥如雨后春笋般在世界各地得以推广。对斜拉桥全桥有限元模型进行受力分析时，首先需要提供一组初始索力，使桥梁在成桥恒载作用下满足设计的基本参数和性能，达到合理的受力状态和几何线形。传统的索力调整方法是一个反复迭代试算的过程，往往耗时巨大难收敛，且具有一定的经验性。本文旨在提出一种基于Kriging代理模型的索力调整方法，通过建立初始索力与桥面构型的对应关系，从而达到校准索力的目的。此方法运算速度快，精度高，且避免了大量重复的有限元迭代计算。文中使用一个简单的斜拉桥数值算例来验证此方法的可行性和精度，结果表明Kriging方法在保证结果精度的同时大大提高了运算效率。最后以太平湖大桥为工程背景，进一步验证了方法的工程实用性。 论文的主要研究工作和结论包括: 1.首先介绍了Kriging模型的建立方法，给出了应用Kriging模型进行斜拉桥有限元模型索力调整的具体步骤。建立数值算例的有限元模型，以索力作为输入，索梁节点的竖向位移作为输出，采用均匀设计方法，构建Kriging代理模型，与传统的零位移索力调整方法的比较结果表明该方法可以在较短的时间内优化出成桥索力，且精度较高。 2.基于设计图纸建立了太平湖大桥的初始有限元模型，进行了索力敏感性分析，将Kriging模型优化出的对应索力和其他索力一起作为初始值，以索梁节点竖向位移为控制目标，循环迭代得到太平湖大桥的成桥索力。 3.太平湖大桥已运营服役多年，根据健康监测系统数据，采用二次响应面方法对太平湖大桥有限元模型进行模型修正，得到可作为调索“仿真”计算分析的基准有限元模型。对太平湖大桥进行桥面线形和索力测试，基于基准有限元模型采用Kriging方法对太平湖大桥进行了索力优化，结果显示索力优化结果和实测索力值误差在工程允许范围以内，计算得到的桥面线形与实测值较为吻合。 |
| 作者： | 程严堃 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张静 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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