【摘 要】
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重载铁路的扩能加剧了车-桥系统间的相互作用。为了研究车-桥系统的振动问题,本文利用MATLAB建立了全桥数值模型,并通过简支梁算例对程序的正确性进行验证。针对建立的初始模型和桥跨结构实际状态不符的情况,提出了一种联合响应面（RSM）和天鹰优化算法（AO）的模型修正新理论,同时引入基本的粒子群算法和鲸鱼优化算法,并结合静载试验测试数据对一座连续刚构桥进行模型修正,经过对比三种算法在迭代过程中的收敛速
【基金项目】
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国家自然科学基金《基于健康监测的列车-轨道-桥梁耦合系统动态建模与安全评估》（编号:5170081962）；
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重载铁路的扩能加剧了车-桥系统间的相互作用。为了研究车-桥系统的振动问题,本文利用MATLAB建立了全桥数值模型,并通过简支梁算例对程序的正确性进行验证。针对建立的初始模型和桥跨结构实际状态不符的情况,提出了一种联合响应面（RSM）和天鹰优化算法（AO）的模型修正新理论,同时引入基本的粒子群算法和鲸鱼优化算法,并结合静载试验测试数据对一座连续刚构桥进行模型修正,经过对比三种算法在迭代过程中的收敛速度和修正后的结果,证明了AO算法在土木工程结构领域的适用性和优越性。最后利用修正后的桥梁基准模型进行桥梁车致振动响应分析,通过单一变量法得到了车辆参数对桥梁系统振动的影响规律,修正后的桥梁基准模型可为桥梁结构设计和养护维修提供理论依据。具体内容如下:（1）针对桥梁模型修正提出了一种新的修正理论:基于RSM-AO的桥梁模型修正。首次将AO应用于大型土木工程结构模型修正,并详尽地阐述了RSM-AO修正原理和流程,对AO算法基本原理作了理论性分析;通过引入两种优化算法PSO和WOA,利用不同测试基准函数进行参数全局寻优,对AO的优越性作了初步论证。（2）在有限元理论分析的基础上,采用Euler–Bernoulli梁单元,推导了变截面连续梁的矩阵方程,根据子矩阵与总矩阵的集成关系对矩阵方程进行组装,得到了全桥微分运动方程;选取Newmark-β法对运动方程进行求解,得到移动力过桥时桥梁动力响应解析解表达式;最后利用MATLAB建立全桥数值仿真模型,计算任意时刻外荷载作用于梁单元时产生的动力响应,对程序的正确性采用32m简支梁进行验证。（3）通过响应面试验中的BBD试验方法进行响应面试验设计,建立主梁控制截面的响应面模型,结合桥梁静载试验不同工况下主梁各控制截面的实测挠度值构造目标函数;基于RSM-AO对目标函数进行全局寻优,并将修正结果与基本的粒子群算法和鲸鱼优化算法作对比,证明AO在针对复杂结构模型修正的适用性和优越性。通过把修正后最优参数值反带入本文建立的仿真程序中进行计算,得到桥梁基准模型。（4）利用桥梁基准模型进行车致振动分析,分别研究了列车不同速度、不同轴重和不同编组情况下桥梁结构的动力响应值,分析桥梁车致振动影响的一般规律。
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