基于响应面法的斜拉桥动力模型修正方法

摘要：

为建立能够精确反映实际桥梁结构特性的基准有限元模型,提高结构分析和损伤识别的准确性,在斜拉桥健康监测和参数化有限元分析技术的基础上,基于响应面法建立了斜拉桥动力模型修正方法,实现斜拉桥有限元模型修正和健康监测数据的快速分析.提出了基于频率监测的斜拉桥模型修正方法,解决了响应面方程建立,目标函数求解和最优化算法等斜拉桥动力模型修正的关键问题,得出了斜拉桥动力模型修正的一般流程.利用实际监测的动力特征参数构造出适用于斜拉桥模型修正的响应面方程和目标函数,讨论了 目标函数中权重系数的相关性及其取值方法,采用最小二乘法求解出待定系数和最优化结果.以东海大桥主航道斜拉桥为研究对象,建立了精细化的初始有限元模型,根据工程经验确定待修正参数,采用中心复合设计法确定响应面的试验工况并得出有限元分析结果.应用最小二乘法回归出响应面方程,进而求解出目标函数的最优解.结果表明:修正后有限元模型计算的振动频率值与实际桥梁结构监测的振动频率值的误差由2.03％-7.95％提高到0.05％-1.27％,其中一阶振动频率几乎与实际监测的振动频率值一致;修正后的有限元模型能够精确模拟实际斜拉桥结构的动力性能,表明该方法对斜拉桥的模型修正具有很好的适应性.

关键词：桥梁工程、模型修正、响应面法、斜拉桥、动力参数、振动频率

所属期刊栏目：39

分类号：U447(桥涵工程)

资助基金：中央级公益性科研院所基本科研业务费项目;中央级公益性科研院所基本科研业务费项目;北京市自然科学基金

在线出版日期：2022-11-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：46-52,61