【摘要】：橋梁結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期服役過(guò)程中不可避免的會(huì)受到環(huán)境的侵蝕、材料的老化以及荷載的反復(fù)作用,這都會(huì)使橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能發(fā)生改變。僅根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙建立的有限元模型與在役橋梁的實(shí)際工作狀態(tài)存在較大的差異,需要對(duì)初始的有限元模型進(jìn)行修正。論文以一座在役的鋼管混凝土拱橋?yàn)楣こ瘫尘?通過(guò)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲得結(jié)構(gòu)的動(dòng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),分別使用頻域峰值法與時(shí)域隨機(jī)子空間法識(shí)別了該橋的工作模態(tài),隨后通過(guò)參數(shù)對(duì)固有頻率的靈敏度分析篩選出主要待修正參數(shù)。最后分別使用基于一階優(yōu)化算法和基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)面的方法,實(shí)現(xiàn)有限元模型的修正,并比較了兩種修正方法的優(yōu)缺點(diǎn)。論文方法可供實(shí)際橋梁有限元模型修正參考。論文的主要工作和結(jié)論包括:1.據(jù)蕪湖袁澤橋原始設(shè)計(jì)圖紙,建立了該橋的初始有限元模型,基于特征值計(jì)算,進(jìn)行了理論模態(tài)分析,得到了該橋的固有頻率和振型。2.介紹了蕪湖袁澤橋長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),根據(jù)健康監(jiān)測(cè)獲取結(jié)構(gòu)的動(dòng)力實(shí)測(cè)(環(huán)境振動(dòng))響應(yīng)數(shù)據(jù),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。分別采用頻域峰值法和時(shí)域隨機(jī)子空間識(shí)別,識(shí)別出了該橋的實(shí)際固有頻率。結(jié)果表明,兩種方法識(shí)別結(jié)果基本吻合,兩種不同識(shí)別方法的相互驗(yàn)證,確保了固有頻率識(shí)別結(jié)果的可靠性,能夠作為有限元模型的修正基礎(chǔ)。3.橋梁有限元模型修正的關(guān)鍵問(wèn)題之一是修正參數(shù)的選擇,采用靈敏度分析方法,通過(guò)對(duì)可能影響結(jié)構(gòu)固有頻率的參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析,篩選出靈敏度較大的五參數(shù)作為待修正參數(shù)。4.將有限元計(jì)算與實(shí)測(cè)的固有頻率值進(jìn)行分析對(duì)比,分別采用基于一階優(yōu)化算法和基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)面的方法,對(duì)蕪湖袁澤橋的初始有限元模型進(jìn)行修正和比較分析。結(jié)果表明,兩種方法修正結(jié)果基本一致。所以無(wú)論是基于一階優(yōu)化算法,還是基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)面的方法,均能夠完成有限元的模型修正。兩方法各有千秋,應(yīng)用中根據(jù)需要適當(dāng)選取。
【圖文】：

圖 2.2 蕪湖袁澤橋效果圖Fig. 2.2 Design sketch of Wu Hu Yuan Ze Bridge2 有限元模型所采用的單元簡(jiǎn)介蕪湖袁澤橋有限元模型采用通用有限元軟件 ANSYS 建立，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的不件分別采用不同的有限元單元[37-39]進(jìn)行模擬，，使得限元模型更加細(xì)致，計(jì)算更加準(zhǔn)確。模型中不同的有限元單元簡(jiǎn)介如下。2.1 Beam4 梁?jiǎn)卧狟eam4 單元是一種能夠承受拉、壓、彎、扭的三維等截面梁?jiǎn)卧�。這種單每個(gè)節(jié)點(diǎn)上具有 x、y、z 三個(gè)方向的線位移和繞 x、y、z 三個(gè)軸的角位移。這元通過(guò)直接輸入實(shí)常數(shù)的方式定義單元的特性，具有運(yùn)行速度快，占用計(jì)算源少的特點(diǎn)。對(duì)于計(jì)算應(yīng)力剛化及大變形的問(wèn)題，可以通過(guò)一個(gè)相容切線剛陣的選項(xiàng)用來(lái)考慮大變形。式（2-1）、式（2-2）為 Beam4 單元的剛度矩陣與矩陣，其單元空間形式如圖 2.3。

48結(jié)構(gòu)振動(dòng) 主梁 991B 拾振器 8吊索/系桿力 吊索/系桿 LC0166M 單向加速度傳感器 8結(jié)構(gòu)溫度 拱肋 共用振弦應(yīng)變計(jì) 16圖 3.1 主要傳感器布置圖Fig. 3.1 Arrangement diagram of main sensors
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：U441;U446

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2554134