基于人工鱼群算法的大跨度斜拉桥模型修正算法研究

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1、公路交通技术2015年2月第1期TechnologyofHighwayandTransportFeb．2015No．1DOI：10．13607／j．enki．gljt．2015．01．008基于人工鱼群算法的大跨度斜拉桥模型修正算法研究朱立伟，李宏伟，陈礼，谢家兵(1．哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨150001；2．温州信达交通工程试验检测有限公司，浙江温州325000)摘要：针对大跨度斜拉桥模型修正对优化算法要求较高的特点，提出一种改进的人工鱼群算法并将其应用于清水浦大桥的模型修正。将清水浦大桥健康监测系统所提供的数据作为模型修正的目标量，利用改进的人工鱼群算法

2、，对该桥有限元模型进行修正，以使结构的模型计算响应值与实测值相匹配。关键词：人工鱼群算法；模型修正；有限元模型；健康监测文章编号：1009—6477(2015)01—0034—05中图分类号：U448．27文献标识码：AResearchonCorrectingAlgorithmforLarge——spanCable——stayedBridgeModelBasedonArtificiaIFishSchoolAlgorithmZHULiwei，LIHongwei，CHENLi，XIEJiabingAbstract：Inallusiontothefeatureofhighr

3、equirementofcorrectiontolarge—spancable—stayedbridgemodelforoptimizationalgorithm，thispaperproposesamodifiedartificialfishschoolalgorithmandappliesitformodelcorectionofQingshuiBridge．Thepapereo／TectsthefiniteelementmodelofthebridgewiththedataprovidedbyhealthmonitoringsystemforQingshuifu

4、Bridgeasthetargetquantitiesofmodelcorrectionandbymeansofthemodifiedartificialfishschoolalgorithmtoenablematchingbetweenthemodelcalculationresponsevaluesandthemeasuredvaluesofstructures．Keywords：artificialfishschoolalgorithm；modelcorection；finiteelementmodel；healthmonitoring对于一些复杂结构如大跨度桥

5、梁等，其结构的构所固有的特性，且结构各阶次振动频率、振型可以有限元仿真存在许多不确定因素，会造成有限元模从整体上反映结构的刚度分布、质量分布、几何分型存在不确定性，从而使得有限元模型不可避免地布、边界约束等结构特性，故本文选取结构的自振频存在结构误差、阶次误差及参数误差。率作为模型修正的目标量J，其来源于实际桥梁结由于存在建模误差，故对模型进行修正是保证构健康监测系统所采集的数据。模型准确、可靠所必须的步骤。近几十年来，国内外对于大型结构的模型修正而言，有限元模型虽学者对模型修正算法已进行了大量研究，主要方法然能较准确地反映结构参数和结构响应量之间的关有矩阵修正法、基

6、于灵敏度的参数法、基于概率统计系，但是由于模型修正需要多次调用有限元程序来的修正法、基于神经网络的模型修正及基于优化算计算结构的响应，而每次调用有限元程序都需花费法的模型修正等。较长时间，故研究有限元模型的数值等效模型十分本文对基于优化算法的模型修正进行了研究。必要。本文利用多元泰勒函数展开式代替有限元模大跨度斜拉桥模型修正对优化算法提出了非常高的型，并以实际桥梁为工程实例，对其有限元模型进行要求。优化算法只有具备很强的全局收敛能力、高修正。收敛速度、高计算精度等优势，才能满足大型结构模型修正的需求。1人工鱼群算法简介在模型修正目标量的选取中，由于结构模态信人工鱼群算

7、法，是李晓磊受鱼群的觅食、聚息如结构的频率、振型等是不依赖于外部激励的结群、追尾等行为的启发而提出的一种优化算法，这种基金项目：温州市2013年第二期科技计划项目($20130011)收稿日期：2014一O7一O3作者简介：朱立伟(1988一)，男，河北省石家庄市人，硕士研究生2015年第1期朱立伟，等：基于人工鱼群算法的大跨度斜拉桥模型修正算法研究35算法在寻找函数最优化解中具有并行性、简单性、全由式(1)可以看出，当6<时，一个随机局性、快速性、跟踪性等诸多优点。人工鱼群算法本质是一种仿生学算法，是通过步移动能够收敛的概率仅不到1％，此时函数的寻