论文部分内容阅读
波形钢腹板PC组合箱梁桥作为一种新型桥梁组合结构，恰当地将混凝土和钢两种材料结合起来，充分利用不同材料各自的特点，具有经济、高效、施工方便，自重轻的优点。同时它也提高了预应力效率，减少了预应力钢材的用量，提高了结构稳定性、承载能力和材料的使用效率。随着波形钢腹板PC组合箱梁桥的迅速推广，进一步对其进行深入研究，充分认识其特点十分必要。这离不开一个可以精确全面反映波形钢腹板PC组合箱梁桥真实力学特性的有限元模型。目前，对预应力混凝土连续梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥等桥梁结构的有限元模型修正方法已经有相关的研究，但对波形钢腹板PC组合箱梁桥的有限元模型修正方法的研究较少。本文为探究波形钢腹板PC组合箱梁桥有限元模型修正方法，提出基于响应面法和基于多目标优化方法的波形钢腹板PC组合箱梁桥有限元模型修正方法。本文主要内容包括：
(1)针对某波形钢腹板PC组合箱梁桥开展实桥静动载试验。静载试验中，通过对称加载工况和偏载工况获得试验桥在静力荷载下测点的挠度值；动载试验中，通过跑车、跳车试验和环境风载获得试验桥的自振频率、阻尼比等动力特性参数。
(2)基于设计图纸和材料参数，运用ANSYS通用有限元软件对波形钢腹板PC组合箱梁桥建立实体三维有限元模型，并对初始的有限元模型根据实桥静载试验开展数值模拟试验，利用分块兰索斯法求得有限元模型的竖向前三阶自振频率。最后，对比了所获得的数值模拟试验结果与实桥试验结果之间的偏差。
(3)通过对波形钢腹板PC组合箱梁桥有限元模型的设计参数进行参数显著性分析获得对结构竖向前三阶自振频率影响显著的设计参数，并将其作为待修正参数；通过试验设计方法进行试验组合设计，并利用自变量和响应值通过响应面拟合建立响应面代理模型；利用响应面代理模型构建单目标函数对待修正参数进行优化求解，并将修正后的设计参数输入有限元模型实现对有限元模型的修正。对修正后的有限元模型开展静动载试验，并对比了修正前后有限元模型的试验结果与实桥试验结果之间的偏差。
(4)为了使修正后的有限元模型可以精确全面地反映桥梁结构的真实力学特征，引入多目标优化方法和粒子群进化算法并结合响应面方法对初始有限元模型进行修正。通过显著性分析获得对测点静载位移有较大影响的设计参数，并将其作为待修正参数；通过试验设计和响应面拟合获得有限元模型的响应面代理模型；利用响应面代理模型构建多个目标函数，并结合改进后的粒子群进化算法搜寻目标函数的Pareto最优解；从Pareto最优解中选取折中最优解作为待修正参数的修正结果输入有限元模型，从而实现对有限元模型的修正。对修正后的有限元模型开展静动载数值模拟试验，并对比了模拟试验结果与实桥试验结果之间的偏差。
(1)针对某波形钢腹板PC组合箱梁桥开展实桥静动载试验。静载试验中，通过对称加载工况和偏载工况获得试验桥在静力荷载下测点的挠度值；动载试验中，通过跑车、跳车试验和环境风载获得试验桥的自振频率、阻尼比等动力特性参数。
(2)基于设计图纸和材料参数，运用ANSYS通用有限元软件对波形钢腹板PC组合箱梁桥建立实体三维有限元模型，并对初始的有限元模型根据实桥静载试验开展数值模拟试验，利用分块兰索斯法求得有限元模型的竖向前三阶自振频率。最后，对比了所获得的数值模拟试验结果与实桥试验结果之间的偏差。
(3)通过对波形钢腹板PC组合箱梁桥有限元模型的设计参数进行参数显著性分析获得对结构竖向前三阶自振频率影响显著的设计参数，并将其作为待修正参数；通过试验设计方法进行试验组合设计，并利用自变量和响应值通过响应面拟合建立响应面代理模型；利用响应面代理模型构建单目标函数对待修正参数进行优化求解，并将修正后的设计参数输入有限元模型实现对有限元模型的修正。对修正后的有限元模型开展静动载试验，并对比了修正前后有限元模型的试验结果与实桥试验结果之间的偏差。
(4)为了使修正后的有限元模型可以精确全面地反映桥梁结构的真实力学特征，引入多目标优化方法和粒子群进化算法并结合响应面方法对初始有限元模型进行修正。通过显著性分析获得对测点静载位移有较大影响的设计参数，并将其作为待修正参数；通过试验设计和响应面拟合获得有限元模型的响应面代理模型；利用响应面代理模型构建多个目标函数，并结合改进后的粒子群进化算法搜寻目标函数的Pareto最优解；从Pareto最优解中选取折中最优解作为待修正参数的修正结果输入有限元模型，从而实现对有限元模型的修正。对修正后的有限元模型开展静动载数值模拟试验，并对比了模拟试验结果与实桥试验结果之间的偏差。