现有大跨径桥梁有限元模型修正(finite element model updating,FEMU)方法一般未考虑运营荷载对结构动力特性的影响,导致修正后模型的参数变异性大。鉴于此,提出了一种考虑运营荷载的层次贝叶斯有限元模型修正方法,该方法包含考虑温度...现有大跨径桥梁有限元模型修正(finite element model updating,FEMU)方法一般未考虑运营荷载对结构动力特性的影响,导致修正后模型的参数变异性大。鉴于此,提出了一种考虑运营荷载的层次贝叶斯有限元模型修正方法,该方法包含考虑温度和交通荷载的概率参数修正、概率响应预测和结构状态评估。首先,根据监测数据的相关性分析结果确定了计算理论频率时需要考虑的荷载。随后,建立了温度-弹性模量线性关系,并基于动态称重(weigh-in-motion,WIM)数据,提出一种车辆荷载估计方法,以在有限元模型中定量考虑运营荷载对结构频率的影响。同时,引入两阶段马尔科夫链蒙特卡洛(Markov chain Monte Carlo,MCMC)采样方法和响应面代理模型,以提高概率模型修正的计算速率。该方法在一座采集了两年监测数据的大跨径拱桥上得到了验证。结果表明,在考虑运营荷载、参数不确定性和建模误差后,实测频率基本处于预测频率的95%置信区间内。最后,基于实测响应和预测响应置信区间提出了一个结构状态指标,并利用该指标检测出该桥的路面铺装更换过程。展开更多
文摘现有大跨径桥梁有限元模型修正(finite element model updating,FEMU)方法一般未考虑运营荷载对结构动力特性的影响,导致修正后模型的参数变异性大。鉴于此,提出了一种考虑运营荷载的层次贝叶斯有限元模型修正方法,该方法包含考虑温度和交通荷载的概率参数修正、概率响应预测和结构状态评估。首先,根据监测数据的相关性分析结果确定了计算理论频率时需要考虑的荷载。随后,建立了温度-弹性模量线性关系,并基于动态称重(weigh-in-motion,WIM)数据,提出一种车辆荷载估计方法,以在有限元模型中定量考虑运营荷载对结构频率的影响。同时,引入两阶段马尔科夫链蒙特卡洛(Markov chain Monte Carlo,MCMC)采样方法和响应面代理模型,以提高概率模型修正的计算速率。该方法在一座采集了两年监测数据的大跨径拱桥上得到了验证。结果表明,在考虑运营荷载、参数不确定性和建模误差后,实测频率基本处于预测频率的95%置信区间内。最后,基于实测响应和预测响应置信区间提出了一个结构状态指标,并利用该指标检测出该桥的路面铺装更换过程。
文摘基于能量的设计方法被广泛应用于结构抗震设计与性能评估,而确定结构能量耗散需求是设计过程中需解决的首要问题。目前针对近断层脉冲型地震动能量谱特征的研究仍然不够充分,很可能低估其对结构的破坏作用。为此,从PEER(Pacific Earthquake Engineering Research Center)强震数据库中选取了789条近断层地震动作为输入,并从中识别出192条脉冲型地震动,重点分析了近断层脉冲型地震动与无脉冲地震动的能量谱差异,研究了地震动特征参数及恢复力模型参数对能量谱的影响,并建立了考虑脉冲效应的近断层地震动实用设计能量谱。结果表明:(1)场地越软,近断层地震动能量谱谱值越大,且各类场地下脉冲型地震动能量谱平均谱的谱值明显大于无脉冲地震动;(2)阻尼比ξ增大对输入能量谱具有削峰作用,并减缓其长周期段的衰减速度,延性比μ增大会提高输入能量谱及阻尼耗能谱峰值,并降低滞回耗能谱峰值,屈服后刚度比α对能量谱影响较小,可近似忽略其影响;(3)脉冲型地震动的输入能量设计谱平台段长度远大于无脉冲地震动,所建立的设计能量谱可为近断层区域基于能量的抗震设计提供参考。
