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《基于應(yīng)變殘差的裝配式簡支梁橋有限元模型修正》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基于應(yīng)變殘差的裝配式簡支梁橋有限元模型修正朱張峰，郭正興41基于應(yīng)變殘差的裝配式簡支梁橋有限元模型修正朱張峰，郭正興(東南大學(xué)土木工程學(xué)院，江蘇南京210096)摘要：探討了基于結(jié)構(gòu)受力響應(yīng)敏感點的應(yīng)變殘差的裝配式簡支梁橋有限元模型修正技術(shù)。由靈敏度分析確定結(jié)構(gòu)優(yōu)化變量，通過敏感點有限元計算應(yīng)變與實測應(yīng)變獲得應(yīng)變殘差即應(yīng)變比能殘差總和，并表示成優(yōu)化變量的函數(shù)，以殘差為零為優(yōu)化逼近目標，結(jié)合零階及一階優(yōu)化方法進行模型修正計算。以一座5片箱梁組成的裝配式簡支梁橋為研究對象，將實橋應(yīng)變測試值與優(yōu)化后值進行對
2、比，證明該方法在保證分析效率的同時，可獲得較真實的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，可為結(jié)構(gòu)加固、改造提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：裝配式簡支梁橋；靈敏度分析；應(yīng)變殘差；模型修正中圖分類號：U448．218文獻標志碼：A文章編號：1671—7767(2011)03—0041—041前言～E5以及橋面板彈性模量E6。⑤截面參數(shù)。包括裝配式簡支梁橋由于結(jié)構(gòu)型式簡單以及制作、5片梁的截面強軸剛度I～j、弱軸剛度J～安裝、施工方便，在我國中、小跨徑橋梁中應(yīng)用廣泛。f、扭轉(zhuǎn)剛度J1～5以及橋面板厚度L。目前大量舊橋進入了檢測、維修、加固階段，其中
3、包由于該橋?qū)嶋H結(jié)構(gòu)為5片箱梁，每片梁都取相含大量裝配式簡支梁橋。傳統(tǒng)的靜、動載試驗只能關(guān)參數(shù)作為初始變量，同時，考慮到某些參數(shù)之間的從宏觀上把握橋梁的工作狀態(tài)和承載能力，因此，有耦合關(guān)系，如彈性模量E和剛度j，再經(jīng)過靈敏度分必要探討新的技術(shù)以獲得裝配式簡支梁橋的真實結(jié)析，最終確定梁端轉(zhuǎn)動約束剛度K2、主梁抗彎性能構(gòu)狀態(tài)，為結(jié)構(gòu)性能評定提供科學(xué)依據(jù)。指標E1、橋面板彈性模量E6、橋面板厚度T6幾類許多學(xué)者在結(jié)構(gòu)性能評定方面做了很多工優(yōu)化變量，為更精確地判斷結(jié)構(gòu)各部分的情況，5片作，文獻[7]指出基于結(jié)構(gòu)
4、響應(yīng)敏感點的模型參梁按三分點劃分為3段分別考慮各段梁的抗彎性能數(shù)化具有較高效率，而目前應(yīng)變測試方法大量采用，指標參數(shù)。應(yīng)變結(jié)果容易獲得且精度得到普遍承認，因此本文基于實用角度考慮并從結(jié)構(gòu)受力敏感點應(yīng)變出發(fā)，3優(yōu)化目標函數(shù)的確定及優(yōu)化方法探討了一種適合于裝配式簡支梁橋的基于應(yīng)變殘差Sanayei及Saletnik[8曾以測取的結(jié)構(gòu)位移的有限元模型修正技術(shù)。(／g變)反應(yīng)與相應(yīng)模型分析結(jié)果的差值建立優(yōu)化目以一座5片箱梁組成的簡支梁橋為研究對象，標函數(shù)，最后采用最小二乘法優(yōu)化求解待識別參數(shù)選取結(jié)構(gòu)受力響應(yīng)敏
5、感部位即各片主梁跨中頂、底的修正量。本文經(jīng)過調(diào)整，綜合考慮應(yīng)變結(jié)果和彈板的應(yīng)變?yōu)榉治龌玖?。性模量，以裝配式簡支梁橋結(jié)構(gòu)受力響應(yīng)敏感點的應(yīng)變殘差即應(yīng)變比能總和一致逼近為原則建立目標2優(yōu)化變量的確定函數(shù)，采用的優(yōu)化目標函數(shù)用公式表示為：對于簡支梁橋，初始優(yōu)化變量確定為以下幾種：∑∑E(e一￡)o∑∑E￡．元一∑∑E￡0JlJiJi①橋跨長度及支座安裝誤差。通過有限元模型靠支式中，i為結(jié)構(gòu)應(yīng)變測點；為測試工況。座處單元長度變化△L來模擬。②橋面板連續(xù)以及為提高優(yōu)化速率和逼近效率，本文綜合運用了支座剛度。通
6、過對簡支梁端部用一定豎向剛度的彈ANSYS優(yōu)化模塊／OPT自帶的零階及一階優(yōu)化算簧約束K1和一定轉(zhuǎn)動剛度的彈簧約束K2來模法。綜合運用隨機搜索法和一階優(yōu)化方法，既能避擬，并代替理想的簡支邊界條件。③多片梁橫向分免局部最優(yōu)解的發(fā)生，又能節(jié)約計算時間、提高效率布。通過有限元模型中橋面板的彈性模量E6及厚和精度。度來模擬。④材料參數(shù)。5片梁的彈性模量E1收稿日期：201o一07—20作者簡介：朱張峰(1985-)，男，博士研究生，2006年畢業(yè)于南京理工大學(xué)土木工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士(E—mail：seuzz{
7、@126．com)。42世界橋梁2011年第3期4工程實例4．1橋梁概況及數(shù)據(jù)采集某沿海高速公路5號橋引橋為預(yù)應(yīng)力混凝土等截面箱梁橋，主梁結(jié)構(gòu)由5片箱梁橫向裝配而成，橋跨長25m，橋面寬35In，橋梁實景如圖1所示。圖4有限元模型根據(jù)圖3所示加載示意圖，分2種工況對有限元模型進行加載。其中，以1組等效集中力模擬實際車輛荷載；同時，鑒于加載時車輛移動速度較慢，為簡化計算，各加載工況以一系列靜荷載子工況等效，經(jīng)過優(yōu)化，確定為沿順橋向每隔2m進行一次加載，考慮車輛自身長度，每個工況將包含15個子工況。4．3
8、模型優(yōu)化及逼近效果圖1橋梁買景綜合運用了ANSYS優(yōu)化模塊／OPT自帶的零本文優(yōu)化僅針對橋梁跨中各箱梁截面頂(底)板階及一階優(yōu)化算法對模型進行優(yōu)化，在設(shè)置了100應(yīng)變，應(yīng)變計布置示意如圖2所示。共布置了16個步零階優(yōu)化和2O步一階優(yōu)化后，目標函數(shù)幾乎沒有應(yīng)變計，其中6656號、6726號、6645號、6648號、變動，到達最優(yōu)解。各變量優(yōu)化結(jié)果見表1，其中支6720號、6624號應(yīng)變計發(fā)生故障，但是未壞的應(yīng)變座轉(zhuǎn)動約束剛度取理想簡支和固支2種邊界條件為計
