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重庆菜园坝长江大桥有限元模型修正研究
| 论文题名： | 重庆菜园坝长江大桥有限元模型修正研究 |
| 关键词： | 模型修正;形函数;参数选取;有限元模型;桥梁静动力响应;成桥荷载试验;权重系数 |
| 摘要： | 无论是对桥梁静动力响应的分析，还是进行长期的监测和健康状态评估，一个能准确和有效反映实桥真实行为的有限元模型都是不可缺少的。然而，由于各种简化和假定，以及材料和施工偏差等原因，依据施工图建立的初始有限元模型的计算响应与桥梁实际响应之间不可避免地存在着差异。因此，利用现场试验测得的桥梁响应信息，通过对桥梁初始有限元模型的材料特性、边界条件等进行调整，使有限元模型尽可能准确地反映实桥的真实响应业已成为当前土木工程界的一个热点研究方向—模型修正。模型修正本质上属于优化问题，选择待修正参数、构造目标函数和优化算法是模型修正研究的三个核心内容。 本文以重庆菜园坝长江大桥为工程背景，提出了基于形函数法的待修正参数选择方法，并将其与NSGA-Ⅱ多目标优化算法相结合，成功实现了复杂大型桥梁结构的模型修正。完成的主要工作有： ①提出了基于形函数法的参数选取方法，有效地降低了待修正参数的个数，克服了大型桥梁待修正参数众多从而在优化时易造成病态方程的难题。对三跨连续梁和菜园坝长江大桥进行数值模拟分析的结果表明，基于形函数法的参数分组方法具有可行性和有效性；线性形函数法的修正效果略优于常值形函数法。 ②采用NSGA-Ⅱ作为优化算法，将大型桥梁取得的各种响应信息转化为多目标同时进行优化，避免了人为选取权重系数给模型修正带来的主观性影响。对三跨连续梁和菜园坝长江大桥进行数值模拟分析的结果表明，基于NSGA-Ⅱ算法的多目标优化方法能取得较为理想的模型修正效果。 ③根据菜园坝长江大桥成桥荷载试验的静、动态数据，利用本文提出的形函数法并结合NSGA-Ⅱ优化算法，对该桥的初始有限元模型进行修正。修正后，频率误差最大降低了26.52％，挠度差值最大降低了68mm，从而有效实现了该桥的模型修正，修正后的模型可作为健康评估的基准模型。 |
| 作者： | 翁尚彬 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 黄宗明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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