基于响应面法的钢-砼叠合梁自锚式悬索桥计算模型修正研究

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随着我国城市化建设中对于跨河、跨江桥梁的造型美观的要求,在市政工程领域使用施工周期短、工程造价低的钢-砼叠合梁自锚式悬索桥日益增多。使用钢-砼叠合梁结构形式能将钢材与混凝土材料特性得以充分发挥,但结构形式的特点却难以掌握其受力特性与行为表现。通过桥梁静、动荷载试验可以发现在合理依据下建立的有限元模型中静、动力分析数值均与荷载试验的实测静、动力数值存在误差。考虑到有限元模型建立的材料参数误差与施工误差等诸多因素,因此借鉴响应面法应用于钢-砼叠合梁自锚式悬索桥的有限元模型修正,进而丰富钢-砼叠合梁自锚式悬索桥的研究内容。其主要研究内如如下:(1)对有限元模型修正的研究现状进行了系统的整理分析,确定了本文采用基于响应面法的有限元模型修正方法,并叙述了该方法及说明了应用步骤。选用了试验次数少、适用于修正区间不确定的均匀设计试验方法作为试验组合方法,应用于钢-砼叠合梁自锚式悬索桥的有限元模型修正,解释了工程结构的参数误差三大来源,同时对响应值的选取,响应面函数模型的构建与相关的精度检验,及目标函数的优化求解方法等进行了说明。(2)以桂花大桥为工程背景,运用Midas/Civil建立有限元模型进行理论计算分析,并对桥梁实际结构进行静、动荷载试验,获取静、动荷载试验下的静挠度与振动频率等响应值。(3)本文提出并采用Plackett-Burman试验对较多的待修正参数进行初步筛选,再通过中心复合试验及均匀设计试验方法进行待修正参数的试验组合进行参数输入与响应值输出,通过方差分析进行显著性评价,通过两者待修正参数显著性的分析比较确定响应值对应的修正参数。依据筛选出来的修正参数与运用静、动荷载试验获取的数据信息,构建了二次完全多项式响应面函数模型进行修正,建立了关于静、动力两者的单目标函数与联合的多目标函数,运用遗传算法分别对其优化求解之后对有限元模型进行修正,依据静、动荷载试验获取的实测数据信息作为有限元模型的响应值,对比不同目标函数下的修正效果,分析不同修正参数对有限元模型响应值的修正结果。
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