基于鱼群算法的大跨度斜拉桥模型修正算法研究

摘要

模型修正技术作为大跨度桥梁健康监测领域中的热点研究内容有着重要的意义。本文研究改进鱼群算法的模型修正方法。主要研究内容如下:
　　首先,分析了人工鱼群算法的寻优机制,深入阐述了鱼群算法在寻优过程的执行方式。利用数值算例对基本人工鱼群算法进行了测试,证明了人工鱼群算法具有较快的寻优能力、较强的全局搜索能力和在平坦区域进行有效搜索的能力。针对鱼群算法中存在的后期收敛速度较慢、计算精度不高,提出算法改进的方案,得到了改进后的人工鱼群算法(U-AFSA)。
　　第二,以清水浦大桥为实际算例,利用MidasCivil软件建立了桥梁的有限元模型,并对大桥的静、动力特性进行了计算分析。针对桥梁有限元模型中存在的结构误差、阶次误差和参数误差进行了分析。对结构误差的存在进行了说明;对阶次误差,研究了几种单元划分方式带来的结构在模态信息上的变化;针对参数误差,利用正交实验分析了桥梁的模态特性对桥梁主要构件的参数的敏感性。
　　第三,用改进人工鱼群算法(U-AFSA)调用一个简单多跨静定梁的参数化有限元模型,对模型中的两个参数进行了修正,并取得了良好的修正效果,验证了算法的有效性。
　　最后,针对大跨度斜拉桥有限元模型计算周期长等问题,研究了大跨度斜拉桥的数值等效模型,从理论上推导出其数值等效模型表达式。以清水浦大桥为实例,应用本文所研究的算法进行了计算分析,结果证明了本算法的可行性和有效性。

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第1章 绪 论

1.1课题背景

1.2结构健康监测系统概述

1.3模型修正在健康监测中的意义

1.4模型修正算法的研究现状

1.5本课题的研究内容

第2章 人工鱼群算法的改进研究

2.1引言

2.2鱼群算法概念

2.3鱼群算法的应用

2.4鱼群算法存在问题

2.5鱼群算法改进

2.6改进后的算法的比较

2.7本章小结

第3章 斜拉桥有限元建模及分析

3.1引言

3.2工程概况

3.3有限元模型的建立

3.4有限元模型的动力特性分析

3.5有限元模型的静力特性分析

3.6本章小结

第4章 斜拉桥有限元模型的误差分析

4.1引言

4.2结构误差的考虑

4.3阶次误差的考虑

4.4参数误差的考虑

4.5本章小结

第5章 桥梁模型修正算法的应用

5.1引言

5.2利用改进鱼群算法进行模型修正

5.3有限元模型的数值等效模型的构造

5.4模态参数识别及分析

5.5基于实测频率的模型修正

5.6本章小结

结论

参考文献

声明

致谢