梁式橋有限元模型建立與修正及其應(yīng)用.pdf

1、目前，在我國的運(yùn)輸線上存在大量的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)。在服役過程中，這些橋梁不可避免的要受到環(huán)境侵蝕、各種荷載的長(zhǎng)期效應(yīng)、材料老化等各種不利因素的影響，造成橋梁結(jié)構(gòu)的損傷，以至承載力降低。僅僅依靠現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的結(jié)果很難對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的損傷程度做出精確的診斷和評(píng)估。隨著有限單元法理論的完善和成熟，目前對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真模擬已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，將數(shù)值模擬和實(shí)橋無損檢測(cè)相結(jié)合對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別、狀態(tài)評(píng)估和預(yù)測(cè)已成為各國學(xué)者研究的重心。
　　建立一

2、個(gè)滿足工程精度的有限元模型是分析的關(guān)鍵，以中華大橋?yàn)楸尘?，利用大型通用有限元軟件ABAQUS建立了中華大橋的精細(xì)有限元模型，通過有限元模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)的橋梁靜動(dòng)力特性進(jìn)行對(duì)比，說明在模擬橋梁真實(shí)的受力行為和工作狀態(tài)時(shí)，工程有限元模型應(yīng)用的局限性和精細(xì)有限元模型的有效性。并探討了橋面鋪裝層、預(yù)應(yīng)力損失和單元?jiǎng)澐执笮?duì)橋梁模態(tài)頻率和跨中撓度的影響。
　　由于建立的有限元模型是按圖紙建立的，而實(shí)際橋梁在建立的過程中會(huì)受到施工條件的限制

3、，有限元模型與實(shí)際橋梁不可避免的存在誤差。本文建立了基于正交試驗(yàn)的響應(yīng)面模型，利用F值檢驗(yàn)，計(jì)算了設(shè)計(jì)參數(shù)的顯著性，選擇顯著性大的參數(shù)作為模型修正參數(shù)，構(gòu)造響應(yīng)面模型，通過決定系數(shù)R2和相對(duì)均方根誤差(RMSE)對(duì)響應(yīng)面模型的有效性做出評(píng)價(jià)。應(yīng)用基于正交試驗(yàn)的響應(yīng)面模型和遺傳算法對(duì)中華大橋的精細(xì)有限元模型進(jìn)行修正，然后利用大橋的實(shí)測(cè)模態(tài)頻率和靜力下的跨中撓度與修正后的有限元模型計(jì)算值比較，結(jié)果表明:基于響應(yīng)面模型和遺傳算法的有限元模型修

4、正方法，修正效率得到大大提高，精度可以滿足工程的要求;修正后的有限元模型能夠比較準(zhǔn)確地反映橋梁實(shí)際結(jié)構(gòu)的靜力和動(dòng)力特性。基于響應(yīng)面模型和遺傳算法修正后的有限元模型可以用于大橋的損傷識(shí)別、狀態(tài)評(píng)估和疲勞分析。
　　基于修正后的中華大橋精細(xì)有限元模型，分別對(duì)大橋的極限承載力和疲勞車輛荷載作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行分析。通過極限承載力分析，評(píng)估橋梁的剩余承載力，并且給出了極限承載力作用下的應(yīng)力分布，從而揭示了結(jié)構(gòu)的損傷部位與環(huán)節(jié)，改進(jìn)設(shè)計(jì)。通