梁式橋梁有限元模型建立與修正及在狀態(tài)評(píng)估中的應(yīng)用研究.pdf

1、基于不中斷交通運(yùn)行模態(tài)分析的模態(tài)撓度法,結(jié)合了動(dòng)載試驗(yàn)和靜載試驗(yàn)兩者優(yōu)點(diǎn),避免了動(dòng)載試驗(yàn)可靠理論與方法的缺乏和靜載試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)成本過(guò)高等缺點(diǎn)。本文以兩個(gè)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋,通揚(yáng)運(yùn)河大橋和張家港大橋?yàn)檠芯繉?duì)象,探討了基于不中斷交通運(yùn)行模態(tài)分析的模態(tài)撓度法應(yīng)用于橋梁狀態(tài)評(píng)估的可行性、有效性和可靠性。本文研究的主要內(nèi)容如下:
　　 利用軟件MSC.Patran,建立了通揚(yáng)運(yùn)河大橋和張家港大橋的精細(xì)有限元模型,探討了建立基本準(zhǔn)確反映兩大

2、橋?qū)嶋H動(dòng)力行為與靜力行為有限元模型的方法與過(guò)程,以及橋面鋪裝、主橋墩高度、護(hù)欄和單元?jiǎng)澐值葘?duì)兩大橋有限元模型動(dòng)態(tài)特性的影響。
　　 概括出有限元模型修正的數(shù)學(xué)模型,將其轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)或多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題,使實(shí)數(shù)編碼遺傳算法能應(yīng)用于有限元模型修正問(wèn)題。利用模態(tài)頻率和振型,構(gòu)造了評(píng)價(jià)修正后有限元模型的指標(biāo):頻率指標(biāo)、振型相關(guān)系數(shù)指標(biāo)、模態(tài)柔度矩陣指標(biāo)和撓度指標(biāo),并由此定義了不同的目標(biāo)函數(shù)。以通揚(yáng)運(yùn)河大橋和張家港大橋的有限元模型為對(duì)象,基于

3、不同的目標(biāo)函數(shù),探討了實(shí)數(shù)編碼遺傳算法應(yīng)用于有限元模型修正的可行性和優(yōu)越性,獲得基本準(zhǔn)確反映兩大橋的實(shí)際動(dòng)力與靜力行為的有限元模型,利用其可對(duì)兩大橋的各階試驗(yàn)?zāi)B(tài)振型較精確地質(zhì)量歸一化。
　　 推廣了基于附加質(zhì)量的質(zhì)量歸一化法,對(duì)其精度、質(zhì)量塊施加位置和重量大小對(duì)質(zhì)量歸一化因子的影響進(jìn)行了仿真研究；提出了基于有限元模型的質(zhì)量歸一化法,給出其計(jì)算質(zhì)量歸一化因子的方法和具體步驟:提出了基于靜載試驗(yàn)的質(zhì)量歸一化法,對(duì)其應(yīng)用的可行性和有

4、效性,及靜載試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果對(duì)質(zhì)量歸一化因子的影響進(jìn)行了仿真研究。
　　 對(duì)基于不中斷交通運(yùn)行模態(tài)分析的模態(tài)撓度法應(yīng)用于橋梁狀態(tài)評(píng)估的一些關(guān)鍵問(wèn)題:模態(tài)撓度代替靜撓度的準(zhǔn)確性和可靠性,模態(tài)參數(shù)的個(gè)數(shù)和不同類型的振型對(duì)應(yīng)的模態(tài)參數(shù)、車輛附加質(zhì)量對(duì)模態(tài)撓度的影響,進(jìn)行了仿真研究。理論上說(shuō)明了基于不中斷交通運(yùn)行模態(tài)分析的模態(tài)撓度法,應(yīng)用于橋梁狀態(tài)評(píng)估的可行性、有效性和可靠性。以通揚(yáng)運(yùn)河大橋和張家港大橋?yàn)閷?duì)象,借助其修正后有限元模型對(duì)其試