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斜拉桥多尺度模型修正及模型确认方法研究
| 论文题名： | 斜拉桥多尺度模型修正及模型确认方法研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;桥梁结构;健康监测;有限元模型修正法;有限元模型确认法 |
| 摘要： | 桥梁结构的健康监测、损伤预后以及安全预后是当前桥梁工程界的研究热点，建立一个准确的、能同时兼顾结构整体特性和局部细节特性的有限元模型是实现桥梁健康监测目标的有效手段之一。同时，为使建立的有限元模型能较好地反应桥梁结构的实际状况，应采用有效的模型修正技术来提高模拟精度，并考虑参数的不确定性对修正后的模型进行确认。 本文以江苏沿海高速(G15)灌河大桥（结合梁斜拉桥）为工程背景，建立灌河大桥多尺度模型，并对该多尺度模型进行模型修正和确认，主要工作如下: 1.对比分析材料多尺度模拟和结构多尺度模拟的基本理论和方法，为实际结构多尺度模拟提供参考。 2.采用结构多尺度模拟方法实现不同类型单元跨尺度的连接，从而建立灌河大桥初始多尺度有限元模型。 3.通过分析灌河大桥多尺度模型的特点及误差来源，基于多项式响应面方法和支持向量回归机方法建立两阶段模型修正的基本框架，开展灌河大桥多尺度模型修正。 4.结合灌河大桥健康监测系统实测数据，从计算结果和试验结果相关性分析、不确定性正反向传递分析、模型有效性评估三方面进行了灌河大桥多尺度模型确认。 主要结论如下: 1.本文借鉴材料多尺度模拟的思想，基于Arlequin结构多尺度模拟方法建立了面向结构健康监测的灌河大桥多尺度有限元模型。 2.提出了两阶段结构多尺度模型修正方法，其中第一阶段针对大尺度模型采用三阶多项式响应面方法进行修正;第二阶段针对实测数据分别采用三阶多项式响应面方法与支持向量回归机方法进行修正，两种方法分别建立了正反向代理模型。两阶段修正后的灌河大桥多尺度模型的计算频率与实测频率之间的最大误差由21％降低为3％。 3.建立了多尺度模型确认的基本框架，研究了参数不确定性的正反向传递规律。若不考虑均值误差，正向传递时各阶频率的重合度指标均大于75％，反向传递时各结构参数的重合度指标均大于65％。模型有效性评估结果表明修正后的灌河大桥多尺度模型在整个参数空间均具有较高精度，因此确认后的灌河大桥多尺度模型可用于结构损伤预后与安全预后分析。 |
| 作者： | 刘琦齐 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 宗周红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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