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《长安大学》 2010年
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基于静力测试的拱桥模型修正及承载力评定

李旺东  
【摘要】: 拱桥在现役桥梁中占有相当的比例,但是关于拱桥承载力评定的方法还比较单一,因而开展拱桥承载能力评定方法的研究很有必要。 本文作为西部交通建设科技项目“西部地区中、小跨径桥梁承载力快速检评技术研究”课题的一部分,以静力测量值模型修正法为基础,建立基于挠度残差值的目标函数修正初始有限元模型,并进一步对拱桥的承载力作出评定。 本文首先采用平面梁单元建立两端固结的单拱模型,利用挠度实测值和有限元模型计算值的差建立目标函数,采用ANSYS优化算法对模型的弹性模量和转动惯量进行修正,使目标函数取得最小值。验证了基于ANSYS优化算法的有限元模型修正法的正确性。在前述方法的基础上,提出了拱桥承载力的评定方法,即先利用单荷载工况建立基于挠度残差值的目标函数,修正模型的弹性模量和几何参数。然后给中载工况和偏载工况的目标函数赋予不同的权重系数叠加组成总目标函数。通过调整权重系数,对有限元模型的弹性模量和几何参数进行多次修正,并得到最优解。最后利用优化模型求出拱桥在相应荷载下的的极限承载力。 将上述方法应用于一座钢筋混凝土拱桥。分析结果表明利用优化后有限元模型求出的挠度值和应变值与实测值基本一致,优化后的有限元模型能更好的反映桥梁的实际力学状况。优化模型求出的极限承载力大致是桥梁的实际承载力。本方法只需要取得不同荷载工况下若干点的的挠度值,就可以利用有限元程序对拱桥的承载力作出评定。
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