钢筋混凝土桥梁结构动力有限元模型修正

在建立桥梁结构有限元模型时,所建的有限元模型与结构的真实情况不可避免地存在着差异。要建立精确的有限元模型,必须利用大桥现场环境振动测量值得到一组结构实测模态参数,用以作为有限元模型修正的基准。利用有限元分析软件ANSYS的优化功能,对桥梁结构进行模型修正,修正后有限元模型的动力特性更加趋近于环境振动实测值。修正后的结构有限元模型可以作为大桥损伤监测和整体性评估的基准。     

变形协调原理与中小跨桥梁结构累积损伤破坏

随着车流量增大,使得很多已建成的中小跨度公路桥梁过早地出现结构损坏、甚至垮塌的现象。在平衡稳定理论的基础上提出结构的变形协调原理,并结合累积损伤原理以解释中小跨桥梁垮塌的原因。开展了简支空心板梁的加载试验,得到了加载过程中的刚度退化情况和裂缝的发展、恢复情况,揭示中小跨桥梁在变形协调和不协调情况下的变形机理和损伤累积规律。     

基于结构有限元模型修正的混凝土桥梁技术状态评估

通过对桥梁结构动静荷载试验中有关自振频率评定标准及荷载校验系数等技术问题的讨论,分析了其不合理部分,强调了桥梁结构检算中混凝土材料真实弹性模量的重要性,进而给出了4种混凝土弹性模量的识别方法;在此基础上,利用修正后的结构有限元模型,保证了结构动、静力分析结果的可靠性,为混凝土桥梁技术状态和承载能力的合理评定提供了科学依据,保证了桥梁运营的安全性和耐久性.     

基于响应面方法的桥梁静动力有限元模型修正

提出了一种基于响应面方法的桥梁静动力有限元模型修正技术,并成功地应用到了常德市白马湖公园虹桥的有限元模型修正当中.利用结构静载位移和振动频率等现场实测静动力响应,构造联合静动力的结构有限元模型修正的目标函数,在相关指标灵敏度分析的基础上筛选待修正参数,并利用响应面方法拟合桥梁静动力响应的代理模型.最后利用响应面替代模型(Meta-model)对该桥进行有限元模型修正,使得桥梁响应的实测值与计算值达到较好的吻合程度,经过修正后的有限元模型能够反映该斜拉桥的静动力特性,可以作为该桥的基准有限元模型.     

结构模型修正的遗传算法方法研究

讨论实际工程中结构理论模型与实际模型的区别和模型修正的方法,研究遗传算法的基本理论,指出其可用于结构模型的优化修正.将结构振动理论和遗传算法相结合,提出用遗传算法进行结构模型修正的思路和方法,并进行具体实现.最后用一个实例对这一方法进行验证.     

基于振动与静载试验的桥梁结构损伤识别法

以桥梁结构有限元为工具,把当前结构模型中各单元的等效面积、惯性矩以及板壳单元的厚度作为识别参数{p},建立识别参数对于各种量测的灵敏度矩阵[S{p}].同时以测取的结构某些部位的位移、应变以及低阶的振动模态参数为基准,与原先结构的分析结果进行比较建立综合误差向量{△E}.通过优化方法不断调整当前计算模型的参数{△P}使结构响应与相应的试验值最大程度地吻合({△E}小到一定量级),从而得到结构参数变化的信息.以此为基础即可实现桥梁结构的损伤判别以及承载能力的评估.     

大跨度桥梁模型修正方法研究

提出一种通用有限元程序和数学软件相结合的大跨度桥梁有限元模型修正方法.根据摄动理论,将原优化问题转化为求解一系列灵敏度不变的优化子问题,从而方便简单地实现大跨度桥梁的模型修正.数值模拟及采用静、动态实测数据对石板坡长江大桥复线桥进行模型修正的结果表明,该方法不但具有可行性,还能大大降低计算工作量,修正后的模型可以作为后续计算的基准模型.     

高震区中小跨桥梁下部结构标准化设计方法

由于地震参数、地形、地质条件等存在诸多不确定性因素,中小跨桥梁下部结构通用化难度较大,以兰州市南绕城高速公路桥梁工程为例,重点研究高震区中小跨度桥梁的标准化设计方法,制定了适用于Ⅱ类、Ⅲ类场地类别（动峰值加速度0.20 g）的两套下部结构通用图,在下部结构标准化方面取得了较大的进步.     

基于子结构的大型桥梁有限元模型修正方法

实际桥梁结构的整体有限元模型修正时自由度和单元数量较多,待修正参数多,有限元模型修正精度和效率低。为了提高有限元模型修正的效率,提出基于子结构的有限元模型修正方法。子结构方法是化整体分析为局部分析的方法,与直接修正大型桥梁有限元模型相比,子结构方法只需要计算每个子结构少量低阶模态,得到整体结构的特征解及特征解灵敏度,形成模型修正的目标方程和灵敏度矩阵,进而缩短模型修正时间。将基于子结构的模型修正方法用于怒江特大桥主桥(上承式钢桁拱桥)有限元模型修正,结果表明:修正后桥梁的前10阶频率与桥梁的模拟实测频率值相吻合,且模型修正时间仅为传统整体方法的56%。     

中小跨径桥梁桥型的新发展

介绍了国内外新发展起来的几种中小跨径桥型的结构特点、施工方法、工程应用等。     

基于动力特性试验的某简支梁桥有限元模型修正

简要论述了基于动力特性试验的桥梁结构有限元模型修正方法,运用该方法,结合某简支梁桥动力特性试验结果对该桥有限元模型进行修正,并采用修正后的有限元模型对该桥自振特性进行计算,其计算频率和振型与实测结果吻合较好,说明修正后的有限元模型能较准确地反映桥梁结构实际工作状态,文中所采取的建模方法及基于动力特性试验的桥梁结构有限元模型修正方法具有实际应用可行性。     

桥梁结构有限元OpenMP并行计算研究

为提高程序计算速度，探索了并行编程方法及OpenMP在桥梁结构有限元程序计算过程中的应用，进行了桥梁结构有限元程序中全过程并行化效率优化的实践，通过算例验证了并行计算的速度提升。OpenMP并行编程是一种适用于桥梁有限元程序全过程的效率提升的方法.     

桥梁结构有限元模型的仿射-区间不确定修正

为获得桥梁结构的基准状态,考虑测试和结构参数的不确定性,将区间分析、仿射算法引入响应面有限元模型修正方法中,建立了一种新的桥梁结构有限元不确定模型修正方法。在讨论结构特点及力学行为的基础上,选择了待修正结构参数和结构响应后,采用均匀试验设计方法获得试验样本,同时结合多样本的有限元分析,采用F检验法得到结构响应的显著性参数。基于有限元模型修正的响应面方法,构建结构的响应面替代模型后,引入区间分析算法的自然拓展,将响应面模型拓展为区间响应面函数,同时采用仿射算法解决区间分析的区间扩张问题,构建桥梁结构有限元模型的仿射-区间不确定修正方法,并采用遗传算法进行区间优化求解。另外,针对区间响应面有限元模型修正的具体需求,提出了区间响应面函数的两步验证方法。用斜拉桥振动台模型桥梁在不同工况下的测试模态参数和斜拉索索力,对其进行有限元模型的不确定修正,实现了实测响应与有限元计算响应间误差的最小化。区间响应面函数的两步验证证实了参数修正范围和结构响应的有效性和正确性,修正后结构纵向、横向、竖向的一阶,二阶频率以及索力的实测响应均在计算响应范围内。验证结果表明：所提有限元不确定模型修正方法,能有效实现桥梁结构有限元模型的修正。     

考虑结构损伤的在役混凝土桥梁有限元模型修正方法

混凝土桥梁结构及材料参数在服役期间处于动态变化过程(如材料劣化),在桥梁完工投入运营之后再测定桥梁的材料或者结构参数较为困难,且采用基于桥梁初始设计参数建立的有限元模型来对其进行模拟的精度有限。为建立考虑结构损伤的在役混凝土斜拉桥的高精度有限元模型,提出了一种基于桥梁荷载试验的混凝土斜拉桥有限元模型修正方法。首先以一座混凝土斜拉桥为依托工程,建立了桥梁初始Midas有限元模型。在考虑混凝土斜拉桥结构特点、施工误差以及可能出现的结构损伤部位的基础上,选取4个结构参数及1个试验参数作为待修正参数。根据依托工程桥梁荷载试验特点及常规试验内容,选择了4个覆盖了结构静、动力特性的指标作为目标函数,根据有限元计算结果建立了待修正参数与目标函数之间的响应面方程。最后根据依托工程荷载试验的结果,结合响应面方程对初始有限元模型进行了修正。结果表明:采用修正后参数的计算结果与实际桥梁施工情况相符,修正后的桥梁有限元模型具有较高精度,可较好地反映出实际桥梁工程在弹性阶段的静、动力力学状态;所提出方法可通过桥梁荷载试验来反推桥梁当前状况下的参数状态,实现对桥梁结构的精确模拟,该方法不仅适用于新建桥梁也可对长期运营的桥梁的结构状态进行反推和模拟。     

中小桥梁技术状况评价方法研究综述

针对国内中小桥梁技术状况评价方法与美国、英国等特色鲜明的桥梁技术状况评价方法进行了对比分析。结果表明,各国在工程实践中都倾向于用一个简单、综合性的指标来反映桥梁技术状况或安全状况,也都实现了桥梁构件层面的病害检测与评估,区别在于该综合指标如何计算。其中,我国采用的是分层加权综合评定法,美国为考虑经济成本的桥梁健康指数法,英国为经验评分加权平均法。各国采用的评价方法与其进行桥梁评价的目的和评价指标的应用方式有关。     

基于准静态广义影响线的有限元模型修正方法在简支T梁桥中的运用研究

阐述基于准静态广义影响线的有限元模型修正方法的基本理论,并将其成功运用于长寿长江大桥南引桥的静载试验中。研究结果表明,用修正后的有限元模型对长寿长江大桥南引桥的静载试验进行模拟分析,其模拟预测值与实测值比较吻合,说明本方法在静载试验中运用的可行性。     

联合模态柔度和静力位移的桥梁有限元模型修正方法

利用商用软件ANSYS提供的零阶和一阶优化算法,通过1个仿真简支梁有限元模型修正算例,比较了不同目标函数的有限元模型修正效果,提出了一种联合动力模态柔度和静力位移的有限元模型修正方法,并将这种方法运用于一座加固后的刚架拱桥的有限元模型修正,建立起了该桥加固后的基准有限元模型。结果表明:利用修正后的刚架拱桥有限元模型计算的静、动力特性与实测结果吻合良好,这种联合静、动力的有限元模型修正方法具有比较好的模型修正效果,修正后的桥梁有限元模型可以服务于桥梁健康监测和安全评估。     

中小跨径钢与组合结构桥梁选型研究

综合考虑实际工程的建设需要,针对拆除重建引桥、净空受限拼宽桥、互通支线上跨桥几种典型的改扩建应用场景,分别从桥梁适用性、经济性、耐久性等方面对潜在的应用桥型进行方案比选,从而确定不同应用场景中合理的桥梁选型,对钢与组合结构桥梁在中小跨径建造和应用领域进行了有益的探索。     

基于结构参数分析的桥梁静态模型修正研究

以盐通高速公路通扬运河特大桥主桥为工程背景,对该桥主梁的抗弯刚度,桥面板厚度,支座的转动刚度进行了灵敏度分析,结果表明主梁的抗弯刚度对结构挠度影响较大,桥面板厚度和支座的转动刚度则影响可以忽略。通过优化算法得到参数调整系数,对该桥模型进行修正,将修正后的模型计算结果与常规荷载试验结果进行比较,结果表明修正后模型的计算结果和实测数据吻合较好。