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基于响应面的自锚式悬索桥有限元模型修正
| 论文题名： | 基于响应面的自锚式悬索桥有限元模型修正 |
| 关键词： | 自锚式悬索桥;有限元模型;响应面法;桥梁健康监测 |
| 摘要： | 有限元模型修正是桥梁健康监测的重点研究内容之一。桥梁有限元模型和真实桥梁之间的响应差异主要表现在有限元模型的离散程度、建模参数误差、简化假定以及施工过程中造成的误差，这些都将导致有限元模型不能准确地反映桥梁的真实工作状态。本文以自锚式悬索桥为修正研究的对象，对自锚式悬索桥的模态试验、有限元模型和响应面模型三者之间的关系进行了研究，在此基础上对该桥进行了基于响应面法有限元模型修正研究。研究的主要工作和取得的成果如下: (1)对自锚式悬索桥的理论动力特性进行了研究。采用Midas civil建立了牡丹江西十一条路自锚式悬索桥的梁—板组合式有限元模型并对该桥进行了动力特性分析，计算了该桥的前八阶模态振型和固有频率，为试验模态分析提供了理论参照。 (2)通过有限元分析的动力特性和实测的模态分析结果对比，研究了实测与理论的振型和频率关系。模态试验采用了识别速度效率高的基于传递率识别方法，在理论模态振型和理论固有频率的参照下对试验模态参数初步进行了分析，并用精确度高的随机子空间法对初步的模态识别结果进行了校核，从识别的结果可以看出，两种方法都具有很好的识别效果，实测模态和理论模态的出现顺序基本一致，各阶实测模态频率均比理论值偏大。 (3)研究了自锚式悬索桥有限元模型基于响应面模型的修正方法。选取了主跨支座弹簧的竖向刚度、横向刚度，混凝土的弹性模量以及混凝土的重度为修正参数，设计了四参数的中心复合试验。将每组参数样本值代入Midas civil重新计算动力特性，得到了中心复合试验的响应值。通过显著性分析得出了响应面方程中各个参数项的显著程度并拟合出了响应面方程。从显著性分析的结果发现，弹簧的刚度和混凝土重度二者的二次项对竖向弯曲振动的影响显著，而弹性模量对扭转振动的影响较显著。以实测模态频率为目标控制优化各参数项配置，最终得出了修正参数的优化组合并修正了有限元模型，经修正的有限元模型各阶固有频率精度均有所提高。 |
| 作者： | 李万德 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张宏祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北林业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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