一種斜拉橋目標(biāo)狀態(tài)索力快速精準(zhǔn)確定的方法

一種斜拉橋目標(biāo)狀態(tài)索力快速精準(zhǔn)確定的方法摘要：本文針對斜拉橋結(jié)構(gòu)的目標(biāo)狀態(tài)索力快速精準(zhǔn)確定問題，提出了一種新的方法。首先，以有限元方法為基礎(chǔ)，建立三維斜拉橋模型，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用非線性分析方法，得到不同斜拉橋狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)位移和應(yīng)力響應(yīng)情況。然后，借助最小二乘法對模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行處理，得到斜拉橋不同狀態(tài)下的索力識(shí)別方程。最后，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性和準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞：斜拉橋；目標(biāo)狀態(tài)；索力；非線性分析；最小二乘法。1.引言現(xiàn)代交通建設(shè)中，斜拉橋越來越廣泛應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)相對簡單，可創(chuàng)造出更大的跨度，具有優(yōu)越的載荷能力和美觀的外觀。但是，在使用中，會(huì)出現(xiàn)索力異常的情況。由于索力異常會(huì)嚴(yán)重影響斜拉橋的使用壽命和安全性，因此準(zhǔn)確確定斜拉橋目標(biāo)狀態(tài)下的索力是必要的。目前，國內(nèi)外很多研究都致力于解決斜拉橋索力確定問題。然而，一些傳統(tǒng)方法，如頻域分析法、時(shí)域分析法等，都存在一定的不足，如精度不高、計(jì)算量大等。為了克服這些不足，本文提出了一種新的斜拉橋目標(biāo)狀態(tài)索力快速精準(zhǔn)確定方法。該方法基于有限元分析和最小二乘法，能夠在不增加額外的工作量、僅利用有限元模型數(shù)據(jù)的情況下，快速準(zhǔn)確地計(jì)算斜拉橋不同狀態(tài)下的索力。2.建立斜拉橋有限元模型為了確保本文的方法的有效性和可靠性，建立三維斜拉橋有限元模型是必要的。由于斜拉橋結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使用通用的有限元分析程序?qū)ζ淠Ｐ徒ｏ@然是不可行的。在本方法中，以計(jì)算斜拉橋目標(biāo)狀態(tài)下的索力為目的，應(yīng)用ANSYS有限元分析程序?qū)蛎姘濉⒈馄戒摿?、斜拉索進(jìn)行剛度和彈性模量的計(jì)算。建立好有限元模型后，運(yùn)用二次開發(fā)語言通過APDL程序控制斜拉橋有限元計(jì)算。3.利用非線性分析法求解斜拉橋目標(biāo)狀態(tài)下的位移和應(yīng)力響應(yīng)在斜拉橋狀態(tài)分析過程中，采用非線性分析法來計(jì)算斜拉橋的節(jié)點(diǎn)位移和應(yīng)力響應(yīng)是可行的和必要的。這樣，可以更準(zhǔn)確地描述斜拉橋行駛時(shí)的實(shí)際工況。采用有限元分析方法得到不同斜拉橋狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)位移和應(yīng)力響應(yīng)情況。利用ANSYS有限元分析程序，模擬斜拉橋在實(shí)際工況下的變形情況，例如斜拉索的伸長和結(jié)構(gòu)的升起。該方法可計(jì)算出斜拉橋狀態(tài)下的位移和應(yīng)力響應(yīng)情況，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。4.使用最小二乘法處理數(shù)據(jù)在得到不同狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)位移和應(yīng)力響應(yīng)情況后，需要將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)狀態(tài)下的索力。本文提出的方法是利用最小二乘法處理數(shù)據(jù)，得到斜拉橋不同狀態(tài)下的索力識(shí)別方程。最小二乘法中的非線性回歸方法，可以很好地適用于估計(jì)模型參數(shù)，尤其是在數(shù)據(jù)源具有高噪聲的情況下。根據(jù)斜拉橋不同狀態(tài)下的位移和應(yīng)力數(shù)據(jù)，用最小二乘法擬合一組關(guān)系式，從而得到相應(yīng)的索力。5.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為了驗(yàn)證本文提出的方法的準(zhǔn)確性和可靠性，采用實(shí)驗(yàn)方法對其進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)中，將斜拉橋引入特定工況下，通過傳感器測量斜拉橋不同狀態(tài)下的索力，與本文提出的方法計(jì)算得到的索力數(shù)值進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的方法計(jì)算出的索力值與實(shí)驗(yàn)測量值相近，證明了本文提出的斜拉橋目標(biāo)狀態(tài)索力快速精準(zhǔn)確定方法的可行性和準(zhǔn)確性。6.結(jié)論本文提出了一種新的斜拉橋目標(biāo)狀態(tài)索力快速精準(zhǔn)確定方法。該方法利用有限元模型和非線性分析法，得到斜拉橋不同狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)位移和應(yīng)力響應(yīng)情況，然后通過最小二乘法處理數(shù)