大跨度斜拉桥的有限元模型修正方法研究

摘要

随着斜拉桥结构的发展，如何利用有限元分析技术对斜拉桥开展健康监测、损伤评估等工作也已经成为了科研工作者的研究热点。其中，斜拉桥有限元模型修正技术是上述工作的基础。如何找到高效、准确的模型修正方法显得尤为关键。
　　山东东营黄河胜利大桥距离山东省东营市约为15km，距离黄河入海口约为40km，于1987年9月建成。该桥是我国修建的首座钢斜拉桥。本文依托山东东营黄河胜利大桥，主要研究内容如下:
　　(1)对斜拉桥的发展现状进行概述，分析斜拉桥的基本结构体系及各结构部分的布置。同时，对有限元模型修正技术在国内外的研究现状及发展趋势进行详细的介绍。
　　(2)结合山东东营黄河胜利大桥，建立缩尺比为1∶150的全桥缩尺模型，在模型上开展静动力响应模型试验研究。通过相应的测试手段，获取全桥模态参数以及在不同工况下的应变响应。
　　(3)依据黄河胜利大桥的缩尺模型建立简化的三主梁有限元模型。研究有限元模型修正中的几个关键问题:待修正参数的选取、基于静动力响应进行模型修正的方法原理以及基于ANSYS有限元分析软件进行模型修正的方法原理。并且根据结构的模态响应，基于ANSYS软件对全桥模型进行有限元模型修正工作。
　　(4)基于有限元模型修正技术，提出一种结构损伤的快速识别方法。此外，以简支梁有限元模型作为算例，对其进行损伤识别的数值模拟研究。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 斜拉桥概况

1．2．1 斜拉桥的发展概述

1．2．2 斜拉桥的结构特点

1．3 有限元模型修正概况

1．3．1 模型修正技术概述

1．3．2 国内外研究现状及发展趋势

1．4 本文的主要工作

1．4．1 本文的主要研究内容

1．4．2 背景工程介绍

2 黄河胜利大桥模型试验研究

2．1 概述

2．1．1 模型试验的意义

2．1．2 工程背景

2．1．3 研究目标与内容

2．2 模型试验设计

2．2．1 试验目的

2．2．2 模型设计原理

2．2．3 模型材料的选择

2．2．4 主梁、桥塔的尺寸设计

2．2．5 索的模拟及配重

2．3 模型试验测试手段

2．3．1 试验器材

2．3．2 应变测量手段

2．4 试验工况

2．5 试验数据与结果

2．5．1 模态分析

2．5．2 应变测试结果

2．6 小结

2．6．1 模态数据分析

2．6．2 应变结果分析

3 斜拉桥有限元模型修正方法研究

3．1 有限元模型修正的原理

3．1．1 模型修正参数的选取

3．1．2 基于动力响应的有限元模型修正

3．1．3 基于静力响应的有限元模型修正

3．2 黄河胜利大桥有限元模型的建立

3．2．1 ANSYS模型的建立

3．2．2 边界条件的处理

3．3 基于ANSYS的有限元模型修正

3．3．1 参数优化分析原理

3．3．2 拓扑优化分析原理

3．3．3 黄河胜利大桥有限元模型修正

3．4 小结

4 基于有限元模型修正的损伤识别方法研究

4．1 引言

4．2 基本理论

4．2．1 有限元模型修正的一般过程

4．2．2 优化方法的基本原理

4．3 损伤识别算例

4．4 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢