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梁式桥有限元模型建立与修正及其应用
| 论文题名： | 梁式桥有限元模型建立与修正及其应用 |
| 关键词： | 梁式桥;有限元模型;静动力特性;极限承载力 |
| 摘要： | 目前，在我国的运输线上存在大量的预应力混凝土桥梁结构。在服役过程中，这些桥梁不可避免的要受到环境侵蚀、各种荷载的长期效应、材料老化等各种不利因素的影响，造成桥梁结构的损伤，以至承载力降低。仅仅依靠现场检测的结果很难对桥梁结构的损伤程度做出精确的诊断和评估。随着有限单元法理论的完善和成熟，目前对桥梁结构数值仿真模拟已经可以实现，将数值模拟和实桥无损检测相结合对桥梁结构进行损伤识别、状态评估和预测已成为各国学者研究的重心。 建立一个满足工程精度的有限元模型是分析的关键，以中华大桥为背景，利用大型通用有限元软件ABAQUS建立了中华大桥的精细有限元模型，通过有限元模型计算结果与实测的桥梁静动力特性进行对比，说明在模拟桥梁真实的受力行为和工作状态时，工程有限元模型应用的局限性和精细有限元模型的有效性。并探讨了桥面铺装层、预应力损失和单元划分大小对桥梁模态频率和跨中挠度的影响。 由于建立的有限元模型是按图纸建立的，而实际桥梁在建立的过程中会受到施工条件的限制，有限元模型与实际桥梁不可避免的存在误差。本文建立了基于正交试验的响应面模型，利用F值检验，计算了设计参数的显著性，选择显著性大的参数作为模型修正参数，构造响应面模型，通过决定系数R2和相对均方根误差(RMSE)对响应面模型的有效性做出评价。应用基于正交试验的响应面模型和遗传算法对中华大桥的精细有限元模型进行修正，然后利用大桥的实测模态频率和静力下的跨中挠度与修正后的有限元模型计算值比较，结果表明:基于响应面模型和遗传算法的有限元模型修正方法，修正效率得到大大提高，精度可以满足工程的要求;修正后的有限元模型能够比较准确地反映桥梁实际结构的静力和动力特性。基于响应面模型和遗传算法修正后的有限元模型可以用于大桥的损伤识别、状态评估和疲劳分析。 基于修正后的中华大桥精细有限元模型，分别对大桥的极限承载力和疲劳车辆荷载作用下的动态响应进行分析。通过极限承载力分析，评估桥梁的剩余承载力，并且给出了极限承载力作用下的应力分布，从而揭示了结构的损伤部位与环节，改进设计。通过疲劳车辆荷载下的动态响应分析，给出桥梁关键部位的应力及跨中挠度的变化。在此基础上还可进一步做桥梁的疲劳破坏。 |
| 作者： | 殷广庆 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 朱彤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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