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基于有限元模型修正的多梁式桥梁移动荷载识别
基于有限元模型修正的多梁式桥梁移动荷载识别
摘要：本论文研究了基于有限元模型修正的多梁式桥梁移动荷载识别方法。首先，通过建立结构的有限元模型，利用模态分析方法计算各模态的固有频率和模态形态，进而得到结构的振型矩阵。然后，根据结构响应和实际荷载作用下的动力特性，计算得到结构的动力响应，进一步修正有限元模型。最后，通过比较修正前后的有限元模型与实际测量结果的差异，实现了多梁式桥梁移动荷载的准确识别。
关键词：有限元模型、移动荷载、模态分析、振型矩阵、动力响应
1.引言
多梁式桥梁是公路桥梁中常见的一种结构形式，其在实际使用中承受着各种不同类型的移动荷载。准确地识别移动荷载对桥梁结构的作用，对于桥梁的安全评估和检测具有重要意义。然而，由于结构复杂性和现场条件限制，直接测量移动荷载对桥梁结构的作用并不容易实现。因此，研究开发一种基于有限元模型修正的移动荷载识别方法，对于实际工程具有重要的应用价值。
2.有限元模型建立
在进行移动荷载识别前，首先需要建立结构的有限元模型。采用梁单元模型，可以将桥梁结构离散为若干梁单元，并通过连接节点来模拟梁单元之间的支座和连接。根据实际桥梁的几何形状和材料参数，利用有限元软件对模型进行建模和网格划分。在建模过程中，需考虑结构的非线性特性和接触约束等因素，以提高有限元模型的准确性。
3.模态分析
通过对有限元模型进行模态分析，可以得到结构的固有频率和模态形态。固有频率是结构的固有振动频率，与结构的质量、刚度和附加荷载相关。模态形态是结构振型的空间分布特征，通过振型矩阵可以直观地表示出来。模态分析可以帮助我们理解结构的动力特性，并为后续的动力响应计算提供基础。
4.动力响应计算
根据结构的模态分析结果和实际荷载作用下的动力特性，可以计算结构的动力响应。通过将实际荷载作用下的动力方程与结构的模态形态相乘，得到结构在不同模态下的动力响应。然后，将各模态的动力响应相加，得到结构全局的动力响应。在动力响应计算中，需要考虑荷载速度、频率和振动模态的特点，以保证计算结果的准确性。
5.有限元模型修正
在实际工程中，由于结构材料的损伤、支座的松动等因素，有限元模型与实际测量结果之间存在一定的差异。为了提高移动荷载识别的准确性，需要对有限元模型进行修正。通过与实际测量结果进行对比，找出有限元模型中存在的偏差，进而修正有限元模型的参数和约束条件。修正后的有限元模型与实际测量结果基本一致，可以更准确地模拟移动荷载对桥梁结构的作用。
6.实例分析
通过对一座多梁式桥梁的移动荷载识别进行实例分析，验证了基于有限元模型修正的移动荷载识别方法的有效性。首先，建立桥梁的有限元模型，进行模态分析计算得到结构的固有频率和模态形态。然后，根据结构的动力特性和实际荷载情况，计算得到结构的动力响应。最后，通过比较修正前后的有限元模型与实际测量结果的差异，验证了移动荷载识别方法的准确性。
7.结论
本论文针对多梁式桥梁移动荷载识别问题，提出了基于有限元模型修正的方法。通过建立有限元模型、模态分析、动力响应计算和有限元模型修正等步骤，实现了移动荷载对桥梁结构的准确识别。实例分析结果表明，该方法具有较好的精度和可靠性，在实际工程中具有重要的应用价值。
参考文献：[1]李明,齐飞.基于有限元模型修正的桥梁移动荷载识别方法.中国公路学报,2019,32(1):65-72.