基于径向基函数响应面方法的大跨度斜拉桥有限元模型修正

采用ANSYS有限元软件建立某大跨度斜拉桥试验室物理模型的三维有限元模型.基于灵敏度分析,选取模型待修正参数和用于模型修正的特征量.采用实验设计方法生成数样本,通过有限元分析提取对应的特征量信息,进而建立待修正参数与特征量关系的径向基函数响应面模型.通过对响应面模型的拟合误差分析,确定径向基函数的最优形状参数.以斜拉桥自振频率和静态索力构建目标函数.基于建立的响应面模型,采用遗传优化算法进行有限元模型修正.结果表明,采用径向基函数响应面模型拟合斜拉桥设计参数与特征量之间的隐式关系有较高的精度;基于仿真数据的模型修正有较高的精度,基于试验数据的模型修正能得到合理的结果,该方法可有效地修正复杂桥梁结构有限元模型.     

用参数识别技术进行桥梁结构损伤识别

以有限元为工具,把桥梁结构模型中各单元的等效面积、惯性矩以及板壳单元的厚度作为识别参数,建立识别参数对于各种量测的灵敏度矩阵。测取结构某些部位的位移与应变,以此为基准与原先结构的分析结果进行比较,建立综合误差向量。通过优化方法调整当前计算模型的参数,使结构响应与相应的试验值最大程度地吻合,从而得到结构参数变化的信息。以此为基础实现桥梁结构的损伤判别。     

基于ANSYS对斜拉桥结构状况评估的有限元修正模型

针对运营多年的斜拉桥结构状态变化的情况,研究基准有限元模型的建立过程。基于ANSYS平台,建立三主梁模型;通过不断修正拉索实常数,使拉索索力与静动载试验实测索力相一致,并将模型计算结果与静动载试验结果进行对比分析。研究结果表明:修正索力后的三主梁模型能作为既有斜拉桥的基准有限元模型。     

基于人工蜂群算法的桥梁有限元模型局部刚度修正

在保持梁单元模型计算效率优势的前提下,为尽可能提高桥梁结构有限元模型的精度,提出一种基于人工蜂群算法的桥梁结构有限元模型局部刚度修正方法.以某刚构体系斜拉桥塔梁连接处的有限元模拟为例,对塔梁结合局部区域分别建立精细的实体元模型和宏观的梁单元模型.基于实体元模型的自振模态频率和静载响应转角构造目标函数,采用人工蜂群算法对宏观梁单元模型局部刚度参数进行优化和修正.研究结果表明:使用人工蜂群算法修正桥梁有限元模型局部刚度是可靠的,修正后桥梁宏观梁单元模型的静动力学性能更逼近实体元模型;算例中修正后的塔梁结合区域内梁单元刚度增强至修正前的1.09～2.93倍,且塔、梁单元刚度增幅不一.     

基于基准有限元模型的箱梁TMD振动控制研究

针对高架桥梁结构引起的振动噪声问题,研究TMD控制箱梁结构振动的特性。为了获得精准的箱梁有限元模型,首先以铁路32 m简支箱梁桥为原型,按10:1的几何相似比设计制作简支箱梁缩尺试验模型,应用ANSYS软件建立初始动力有限元模型;对有限元模型模态分析与试验模型模态测试得到的自由模态信息进行误差分析,并采用基于灵敏度分析的模型修正技术对初始动力有限元模型弹性模量和密度进行修正,得到基准有限元模型,误差确认结果显示修正后的有限元模型更精准地反应箱梁的振动特性;进一步利用基准有限元模型,开展TMD控制简支箱梁桥振动的研究,研究结果表明TMD对于抑制桥梁竖向共振有很好的效果。     

基于动力的预应力混凝土独塔斜拉桥承载力评估

结合桥梁现场环境振动试验和有限元模型修正,本文提出了一套基于动力的大型桥梁承载力评估方法,并应用该方法对一座预应力混凝土斜拉桥的承载力以及发生可能损伤后的承载力进行了分析评估。结果表明:该斜拉桥在当前状态下能够满足设计要求,不需要进行调索,但拉索面积折减与超载对桥梁承载力具有较大的影响。此类评估对于桥梁养护与维修、长期健康监测具有重要的意义。     

西宁北川河钢管混凝土拱桥的理论和实验模态分析

对西宁北川河钢管混凝土拱桥进行了理论与实验模态分析，该桥为中承式钢管混凝土系杆拱桥，净跨90m，桥面净宽2l.6m。本文首先介绍了现场环境脉动实验概况，利用频域中的单模态识别法(SDOFI)、峰值法(PP)和时域中的随机子空间识别法(SSI)分别进行桥梁动力参数识别；利用ANSYS建立了全桥三维有限元模型，并进行了参数修正，理论和实验模态分析结果具有相当好的吻合程度。参数分析表明：不同规范的动力特性计算结果是有一定差别的。此类测试和分析可以提供结构健康监测的基准模型，服务于结构状态评估和修复。     

斜拉桥动力模型分析

桥梁结构的动力特性是结构动力反应计算和抗震分析的基础。对斜拉桥的索、桥塔、主梁等结构细节的建模进行探讨和评述 ;并应用ANSYS有限元程序对一实际斜拉桥建立有限元模型 ,将计算结果与实桥脉动测试结果进行比较 ,误差很小。     

杭州湾大桥北航道桥结构优化研究

应用三维空间有限元模型,进行斜拉桥结构优化设计。利用有限元法进行结构分析,求出优化所需的状态变量,挠度、应力和频率。综合考虑设计变量、状态变量和目标函数的联系,应用混合罚函数建立优化模型。运用一阶优化计算方法和引入灵敏度分析进行算法优化,使结构在应力、变形和频率等约束条件下达到最小造价。以通用有限元软件ANSYS作为平台,编制相应程序,综合考虑斜拉桥结构静力性能和动力性能,用两种不同方案对杭州湾大桥北航道桥主桥进行结构优化设计,使全桥造价分别降低9 1%和5 5%。     

基于多目标优化的磁浮轨道梁有限元模型修正

基于精细有限元建模与多目标优化算法,建立一种适用于具有复杂附属结构的磁浮轨道梁有限元模型修正方法。以一座典型的磁浮连续轨道梁桥为研究对象,建立其精细初始有限元模型;在灵敏度分析的基础上选择待修正参数,利用模态频率和振型等结构实测动力响应构造修正目标函数;采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对多目标优化问题进行求解,得到其Pareto最优解集。研究结果表明:模型修正后结构的模态频率和振型计算值与实测值吻合良好,修正后的有限元模型能够精确全面地模拟实际结构,且能确保设计参数合理且具有明确物理意义。