改进响应面法在桥梁结构有限元模型修正中的应用

作     者：杨雅勋 杨福利 陈东 YANG Ya-xun;YANG Fu-li;CHEN Dong

作者机构：长安大学公路学院陕西西安710064 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司天津分公司天津300042 

基　　金：国家重点研发计划项目(2018YFB1600300) 国家自然科学基金项目(51878059) 

出 版 物：《公路交通科技》 (Journal of Highway and Transportation Research and Development)

年 卷 期：2020年第37卷第10期

页      码：83-91,133页

摘      要：为了获得精确的桥梁结构有限元计算模型,提供健康监测和受力性能再分析的基准有限元模型,对桥梁结构有限元模型修正方法进行研究,提出以二阶多项式与径向基函数相结合的改进响应面法。将该方法应用到一座系杆拱桥的有限元模型修正中,选择该桥的铺装层厚度、拱肋、主梁、横梁及吊杆的弹性模量和密度作为待修正参数,采用D-最优试验设计方法进行试验设计,对试验设计得到的一系列样本点进行方差分析。以F检验法筛选出对各测点挠度和各阶频率影响显著的参数,建立改进后的响应面模型,并计算出关于设计参数的响应值。结合现场试验得到的静动力测试数据构造目标函数,对目标函数进行优化求解得到各参数的最优解,代入到初始有限元模型中,完成对初始有限元模型的修正。结果表明:各构件的弹性模量及其二次项和铺装层厚度对挠度影响高度显著,一些构件的弹性模量和密度对频率影响显著,以显著性较高的参数拟合的响应面模型具有较高的精度,修正后的有限元模型的计算值与现场试验实测值的误差显著降低。修正后的系杆拱桥有限元模型与实际结构更加吻合,可作为基准有限元模型,对今后桥梁结构的健康监测、静动力性能分析、损伤识别具有重要意义和实用价值。

主 题 词：桥梁工程 有限元模型 改进响应面法 系杆拱桥 显著性分析 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.1002-0268.2020.10.009

馆 藏 号：203986322...