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大跨度斜拉桥有限元模型修正及其结构变形预测
| 论文题名： | 大跨度斜拉桥有限元模型修正及其结构变形预测 |
| 关键词： | 大跨度斜拉桥;有限元模型;模型修正;变形预测 |
| 摘要： | 随着大跨度斜拉桥的建设逐渐增加，人们对桥梁结构安全性能的重视程度不断地提升。自然环境的影响以及日益增长的汽车荷载致使桥梁结构的力学性能逐步地衰退，早期桥梁设计规范与现行荷载的差异，均会引起桥梁结构变形，故而全面了解桥梁结构运营时期的力学性能，可为桥梁结构的安全运营以及后期检测、养护等工作提供有效、科学的依据。 本文在阅读和分析国内外大跨度叠合梁斜拉桥相关文献的前提下，以台州湾大桥工程为依托，通过荷载试验，建立与实际工作状态较为接近的有限元模型，对桥梁结构的变形状态进行评估，其主要研究内容及成果如下： （1）利用有限元软件Midas Civil建立台州湾大桥的初始有限元模型，通过台州湾大桥的静载试验测试该大跨度叠合梁斜拉桥的应变、挠度、纵向位移及其索力增量；通过动载试验分析该桥的动力特性和在特定的行车荷载作用下的工作状况，利用其自振频率验证桥梁的设计合理性。研究结果表明，该斜拉桥结构安全性能较好，动力性能满足设计要求。 （2）以台州湾大桥为工程背景，阐述有限元理论在大跨度斜拉桥试验中优化模型的应用。研究其初始的建模方法、修正所需参数的选取、目标函数的构建等关键步骤，实现有限元模型的修正，使得所建立的模型与实际桥梁结构更加吻合，为该类型桥梁的荷载试验及其结构变形的研究提供较为准确的参考模型。 （3）利用卡尔曼滤波预测模型，以台州湾大桥为监测对象，研究桥梁变形监测点的布设，并基于应变及挠度监测点的监测数据，预测其他相近位置应变及挠度监测点的实际值，以获取该桥的变形情况。结果表明，利用该模型预测的待测监测点应变、挠度以及索力增量等相关数据均与实测值相接近，且测点的数量越多其收敛速度越快，精度也越高。该预测模型亦可避免漏测或监测过程受外力影响遭到损坏的监测点等因素带来的影响，提高桥梁工程的整体结构变形监测的水平，为桥梁结构的运营工作以及长期的健康监测提供可靠、科学的理论基础。 |
| 作者： | 张利莎 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张豪;张武毅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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