基于二阶泰勒展式的桥梁移动荷载区间识别研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:thouden
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
移动车辆荷载是桥梁服役期间承受的最主要的外部作用之一,准确识别移动荷载对桥梁的安全与可靠性评估具有重要的意义。基于有限元模型的移动荷载识别方法能用于结构形式和边界条件等复杂的桥梁,得到了越来越广泛地应用。然而由于材料、施工、损伤和环境等因素的影响,实际桥梁有限元模型具有不确定性。基于含有误差的有限元模型,并采用确定性方法进行移动荷载识别,势必会识别出与实际不相符的结果。因此,在分析时有必要考虑桥梁有限元模型的不确定性。由于区间分析方法需要的样本信息少,计算效率高,在工程不确定性分析中具有独特优势。传统的区间不确定性分析方法多基于一阶泰勒展式,当参数的不确定程度较大时,将导致估计的荷载区间过于保守甚至失效。鉴于此,本文基于二阶泰勒展式,提出了考虑模型不确定性的移动荷载区间识别方法,并通过数值算例和实验室实验予以验证。主要研究内容如下:(1)建立了移动荷载激励下桥梁动力响应计算的有限元模型;提出了基于二阶泰勒展式的移动荷载激励下桥梁动力响应区间分析方法,并通过简支梁和连续梁的数值算例予以验证,为后续移动荷载的区间识别奠定基础。(2)提出了基于二阶泰勒展式的桥梁移动荷载区间识别方法。将移动荷载区间的识别分为名义值识别和区间半径识别,分别采用基于形函数的确定性移动荷载识别方法和基于二阶泰勒展式的方法识别移动荷载名义值和区间半径。通过省略海森矩阵的非对角元素保证了计算效率。通过包含多种不确定性水平的简支梁桥与连续梁桥算例验证所提出的方法的有效性和优越性,并探讨了不同测点数量、不同车速和不同噪声水平对识别结果的影响。结果表明测点数量越多、噪声水平越低,识别的荷载区间越精确;不同车速对荷载区间的识别结果影响不大。(3)在实验室搭建移动荷载实验模型,通过设置不同损伤程度模拟桥梁参数的变化,基于应变传感器采集桥梁在移动小车作用下的动力响应,采用本文方法识别小车各轴荷载的区间。结果表明当桥梁参数的实际值与名义值相差较大时,基于二阶泰勒展式的移动荷载区间识别方法,能高效且较准确地识别出小车各轴的荷载区间。
其他文献
水泥稳定碎石材料具有强度高、整体性好、施工工艺较成熟等优点,因此广泛应用于我国各级公路建设中。但水泥稳定碎石基层也存在容易产生裂缝的问题,半刚性基层的抗裂性问题一直是科技人员研究的重点。本文在试验研究的基础上,以提升材料抗裂性为核心,探究可再分散性乳胶粉性能及其对水泥稳定碎石材料性能的影响。本文主要研究内容:(1)可再分散性乳胶粉基本性能,初步探究胶粉对水泥胶砂强度及抗裂性影响。(2)可再分散性乳
π型主梁双跨简支悬索桥,整体刚度小,π型断面抗扭性能较弱且流线型差,分离流和旋涡脱落之间的相互作用更加复杂,因此π形断面大跨度缆索承重桥梁在流固耦合效应下易发生气动共振。鉴于以上原因,进行π型断面双跨简支悬索桥的抗风性能研究很有必要。本文采用数值风洞完成了π型断面三分力系数、颤振导数的识别;进行了双跨简支悬索桥结构三维颤抖振响应仿真,研究考虑流固耦合效应的桥梁结构颤抖振性能;基于k-ωSST湍流模
本文以某新建斜拉桥为研究背景,开展了基于静动载试验的斜拉桥承载能力评定研究。建立了考虑施工误差的桥梁有限元模型,开展了桥梁的静动载试验,分别利用挠度校验系数、频率校验系数和挠度富余系数对桥梁结构的承载能力进行初步评定。为进一步考虑测量误差和环境等不确定因素的影响,利用基于静动力测试数据的贝叶斯有限元模型修正方法,对该桥梁的有限元模型进行修正,并利用修正后的模型对该斜拉桥的主要受力构件的承载承载能力
斜拉桥凭借其优秀的跨越能力和易于结合各种截面形式的主梁等优点在国内外得到快速发展,许多重大工程都采用了这一力学性能优良的桥梁形式。然而,国内对斜拉桥与大悬臂脊骨梁相结合的桥梁结构体系的研究较少。此外,施工控制在桥梁建设过程中发挥着非常重要的作用,是保证斜拉桥建成后达到理想设计状态的关键。本文以孔城河大悬臂脊骨梁斜拉桥为工程背景,基于有限元法,针对斜拉桥悬臂施工受力特点以及锚拉板式索梁锚固结构中的若
脚手架和钢管柱—贝雷梁支架是混凝土桥梁浇筑施工中常用的底部支撑结构。施工过程中支架承受主桥结构重量等各类施工荷载,因此支架结构的力学性能对桥梁的施工质量和施工安全都有重要意义。本文依托某工程段钢筋混凝土系杆拱桥项目,对该混凝土桥下承式模板施工支架结构体系展开研究,给出支架结构布置方案,应用Midas Civil有限元分析软件分别建立立杆和水平杆铰接、半刚接施工支架模型并进行计算分析,探讨在施工荷载
微/纳米三坐标测量机的扫描探头不仅可以输出开/关信号,还可以实现一定范围内的三维测量。课题组开发了几种基于二维角度传感器测量水平向位移和微型迈克尔逊干涉仪测量竖直向位移的扫描探头,但X/Y方向的量程扩大会导致Z轴的信号消失从而使探头的量程有限。因此,本文对扩大三维微纳米扫描探头的量程进行了研究。主要包括以下几项工作:(1)提出探头量程扩大的方案。介绍共光路扫描探头的原理及结构时,分析扫描探头量程有
桥梁是交通系统中的重要组成部分,地震灾害导致桥梁结构损伤(破坏)会造成社会和经济损失。为了减小地震带来的损失,需有效评估桥梁结构的抗震水平,增强桥梁结构的抗震能力。本文以一座公路桥梁为研究对象,提出了考虑桩-土-结构相互作用和桩径效应的有限元建模方法;研究了桥梁结构地震易损性分析,并以系统易损性为目标来优化隔震支座参数;探究了该桥在服役年限内的系统易损性随时间的变化规律。本文主要开展的研究工作如下
高强螺栓具有安装便捷、可拆卸、受力性能好以及可靠性高等优点,被广泛应用于桥梁等土木工程结构。作为节点连接处的主要传力构件,高强螺栓在承受地震、汽车等动力荷载作用下会产生预紧力损失,甚至导致螺栓或连接件的破坏,给结构运营带来巨大的安全隐患。因此,高强螺栓的连接状态监测具有理论意义和工程应用价值。本文利用声发射技术对循环荷载作用下高强螺栓连接的剪切破坏和承压破坏过程进行监测,研究结构在两种破坏模式各受
为了开发性能好、自重轻、有市场竞争力的产品,在满足功能、性能及可靠性的基础上,开展轻型载货汽车车架结构和性能改进优化设计,提升通用化和轻量化水平,达到降低车架重量和成本、提升生产效率的目的。通过本课题的研究,主要成果如下:首先,本文按照公司的设计、市场需求及相关国家标准,进行了车架的结构设计,得到了全新的车架设计方案,可实现轴距和宽度系列化。其次,建立车架轻量化优化目标函数,采用结构优化、形貌优化
随着温室效应加剧,化石能源紧缺,全球生态环境及未来发展不容乐观,减少能源消耗,降低碳排放刻不容缓。汽车轻量化能够有效降低汽车整备质量,从而减少汽车油耗、减少尾气排放。铝合金型材拥有比强度高、易成形、价格低廉、容易回收等优点,是实现汽车车身轻量化的理想材料。汽车用铝型材中空心型材占据很大比例。空心铝型材往往通过分流挤压成形,成形过程中金属材料先分流再焊合,不可避免会产生纵向焊缝,若出现焊合质量不良的