基于有限元模型修正的桥梁结构受力性能评价

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1、分类号：TU3密级：公开UDC：学校代码：10127硕士学位论文论文题目：基于有限元模型修正的桥梁结构受力性能评价英文题目：BehaviorEvaluationOfBridgeStructureBasedOnFiniteElementModelUpdating学位类别：工学硕士研究生姓名：王显学号：201002283学科(领域)名称：结构工程指导教师：薛刚职称：教授协助指导教师：职称：2013年06月04日内蒙古科技大学硕士学位论文摘要有限元模型修正技术指的是通过对有限元理论计算模型相关参数的识别与修正，建立一种更能

2、反映实际结构状态的有限元模型，为结构分析逆问题。有限元模型修正可用于桥梁结构健康监测、静动力响应模拟、有效预应力识别以及桥梁结构的局部损伤识别等领域，具有很重要的理论意义和实际应用价值。本文的主要工作是基于G210线黄河大桥二桥实测模态信息，结合大型通用有限元软件ANSYS提供的优化设计(OPD)、参数灵敏度分析(SA)等技术对桥梁结构初始有限元模型进行修正。在修正后的有限元模型基础上计算连续梁桥的影响线，并模拟最不利荷载工况下的桥梁结构响应，综合分析该桥的受力性能。主要研究内容及结论具体如下：重点介绍了模型修正过程

3、中各类目标函数的意义及其在实际工程中的应用情况，并根据实际条件选择基于理论模态与试验模态基频构造目标函数指导模型修正。详细介绍了包头黄河大桥二桥初始有限元模型建立的过程，并分析了单元尺寸和预应力度对模态分析结果的影响，分析结果证明单元尺寸和预应力度对于模态分析结果的影响很小，可以不作为模型修正过程中的修正参数。基于实际桥梁结构环境振动测试信息，选择混凝土容重和弹性模量作为修正参数对包头黄河大桥二桥初始有限元模型进行了修正，修正结果与实测结果吻合较好（误差百分率由初始的7.56%降低为1.33%），说明基于模态基频的目

4、标函数可以较好的指导有限元模型修正。基于实体单元（Solid45）下的箱型梁桥模型可用于桥梁内力和挠度影响线计算，并可以更好地用于桥梁静、动力响应下的应力水平分析。在变截面连续梁桥影响线计算的基础上，利用修正后的有限元模型结合《公路桥涵通用设计规范》对该桥进行了最不利荷载工况的模拟，综合分析了该桥的应力状态和变形情况，除部分边界和预应力钢筋与混凝土节点耦合处有应力集中现象，全桥应力分布均匀、协调，全桥工作压应力水平在50%左右，有较高的安全储备。关键词：有限元模型；模型修正；模态分析；桥梁影响线；应力水平I内蒙古科技

5、大学硕士学位论文AbstractThetechnologyofFiniteElementModelUpdatingistoestablishtheaccuratemodelthatcanrepresenttheactualstructurestatethroughstructuralparametersidentificationandcorrection.Inessence,it'sthestructureanalysisofinverseproblem.Itcanbeusedinstructurehealthmo

6、nitoring,simulationofstaticanddynamicresponse,effectiveprestressingforceidentificationandloacaldamageidentificationforthebridgestructureet.al.Thestudyoffinitemodelupdatinghashugeimpactontheoreticalanalysisandgreatvalueonpracticalapplication.Thispaperfocusontheb

7、ridgefiniteelementmodelupdatingbasedonG210BaoTou-Huanghe-BridgeexperimentalmodalinformationwiththehelpofOPTDesignandPSDattachestoANSYS.Wecansimulatethestructuralresponseunderdifferentloadcaseswiththemodifiedmodelandanalyzethebridgemechanicalperformancecomprehen

8、sively.Themainworksandconclusionsincludedasfollows：Introducedthemeaningandapplicationsofdifferentobjectivefunctionsintheprocessofmodelupdatinginpracticalengineeringespeciall