基于静动载试验下装配式混凝土箱梁桥的有限元模型修正

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装配式混凝土箱梁桥是公路桥梁的主要桥型之一,由于材料、施工等原因,桥梁成桥后的实际截面尺寸、材料力学性能指标以及边界条件等不可能与设计图纸完全相同;同时在使用过程中,受到环境因素的影响,结构材料特性同时也会发生变化,部分混凝土桥梁表面出现了裂缝等病害;在设计阶段建立结构有限元模型时,往往对结构的材料性质、边界条件、所处环境以及结构的几何尺寸等多种参数进行简化和假设,都会导致有限元分析结果有较大差异。完全按照设计图纸进行建模分析,应用于桥梁结构的健康监测与安全性评估并不十分可靠,因此需对建立的有限元模型进行修正,使其接近实际结构受力特性,在修正后的有限元模型基础上分析评估结构受力状况,对工程实用价值有着很大的指导作用。本文以具体的工程实例为研究背景,针对结构连续装配式混凝土箱梁桥建立有限元模型,对如何选择合理的修正参数及目标函数进行模型修正的问题进行研究,全文共分五章,具体研究内容如下:(1)阐述结构有限元模型修正的意义、内容和方法,以及现阶段国内外在有限元模型修正方面的研究现状和研究成果,并且介绍了本文的主要研究内容。(2)论述有限元模型修正的基本理论及方法,相关性判断准则;并详细阐述有限元模型修正的过程。(3)阐述桥梁荷载试验的目的、内容及方案的布置,对桥梁静动载试验理论进行研究以便与实际检测相结合。(4)以具体的工程实例(白银市共和路桥)为研究背景,对该桥进行荷载试验,基于静载试验和动力特性测试等具体试验数据,为探讨装配式混凝土梁箱梁桥有限元模型修正提供基础数据。(5)基于结构有限元模型修正的基本理论,针对结构连续预制混凝土箱梁桥建立有限元模型,利用横向分布系数判别理论模型横向边界条件,确定初始理论模型;再根据上部结构各部位材料弹性模量及密度变化对静动力荷载试验结果灵敏度的影响,选择合理的修正参数及目标函数进行模型修正。
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