改进响应面法在桥梁结构有限元模型修正中的应用

摘要：

为了获得精确的桥梁结构有限元计算模型,提供健康监测和受力性能再分析的基准有限元模型,对桥梁结构有限元模型修正方法进行研究,提出以二阶多项式与径向基函数相结合的改进响应面法.将该方法应用到一座系杆拱桥的有限元模型修正中,选择该桥的铺装层厚度、 拱肋、 主梁、 横梁及吊杆的弹性模量和密度作为待修正参数,采用D-最优试验设计方法进行试验设计,对试验设计得到的一系列样本点进行方差分析.以F检验法筛选出对各测点挠度和各阶频率影响显著的参数,建立改进后的响应面模型,并计算出关于设计参数的响应值.结合现场试验得到的静动力测试数据构造目标函数,对目标函数进行优化求解得到各参数的最优解,代入到初始有限元模型中,完成对初始有限元模型的修正.结果表明:各构件的弹性模量及其二次项和铺装层厚度对挠度影响高度显著,一些构件的弹性模量和密度对频率影响显著,以显著性较高的参数拟合的响应面模型具有较高的精度,修正后的有限元模型的计算值与现场试验实测值的误差显著降低.修正后的系杆拱桥有限元模型与实际结构更加吻合,可作为基准有限元模型,对今后桥梁结构的健康监测、 静动力性能分析、 损伤识别具有重要意义和实用价值.

关键词：桥梁工程、有限元模型、改进响应面法、系杆拱桥、显著性分析

所属期刊栏目：37

分类号：U447(桥涵工程)

资助基金：国家重点研发计划项目;国家自然科学基金项目

在线出版日期：2020-11-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：83-91,133