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摘要
为建立适用于混凝土桥梁的高精度有限元分析模型,获取桥梁在荷载作用下的准确力学响应,提出了一种结合实桥试验的混凝土桥梁有限元模型修正方法。首先以一座混凝土连续刚构桥为工程背景建立了初始三维有限元模型。在考虑依托工程桥梁结构的特点和施工误差的基础上选取桥面铺装厚度、主梁弹模以及桥墩弹模3个影响因素作为待修正结构参数;根据实桥试验条件选择中跨跨中挠度、中跨跨中截面底板应力、墩顶截面顶板应力以及第1阶竖向振动频率4个覆盖了结构静、动力力学性能的指标作为目标函数;其次采用中心复合设计方法生成待修正参数的样本集,并导入初始有限元模型进行分析后获取对应的结构响应信息。最后采用响应面法建立了待修正结构参数和目标函数的二次多项式函数关系,得到了响应面方程。结合实桥试验结果对响应面方程进行了修正,得到了高精度的混凝土连续刚构桥有限元分析模型。结果表明修正后的有限元模型计算值与实桥试验结果吻合良好;采用二次多项式的响应面方程即使在不考虑交叉项时也能够较好地拟合待修正参数与结构静、动力响应之间的函数关系;修正后的有限元模型具有较高的精度,可真实反映桥梁实际结构的受力状态,为桥梁结构运营期间的健康监测、状态评估、损伤检测提供可靠的分析手段。
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单位交通运输部公路科学研究院
