大曲率连续刚构结构挠度敏感性参数分析

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摘要：以一座弯曲连续刚构曲线桥为例，建立桥梁的有限元模型，选取9个参数，通过变化参数的取值计算其对模型的影响程度，确定了主要状态参数和次要状态参数。首先建立桥梁结构的有限元模型并确定所选参数的基准值，其次选取控制目标，计算基准值状态下以及基准值改变时的目标函数值，最后分析各个参数的改变对控制目标的影响，确定参数对模型影响程度的主次顺序。

中图分类号：U4 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）05-0243-01

1、引言：

桥梁由于自身结构的老化以及受到汽车荷载、风荷载等的长期作用，结构的特性（如刚度等）会发生变化，因此在建立桥梁的有限元模型时需要对模型进行修正。选取有限元模型中的几个参数，通过变化参数的基准值计算其对模型产生的影响，可以确定各参数对模型的影响程度大小，为模型修正提供参考依据。

2、工程概况

以一座大跨、高墩、曲线桥为例，桥梁全长755.05米，全桥位于R=582.963m与R=734.58m两反向圆曲线及其缓和段上。主桥采用预应力混凝土连续刚构与预应力混凝土连续梁混合结构型式，跨径布置为59.4+6*100+60m，其中两边墩墩顶设置支座，其余桥墩与墩顶固结。

3、有限元模型建立及参数基准值的选取

有限元模型的建立采用单主梁模型，共258个节点，250个单元，如图1所示。表1是模型建立时各参数的基准值，这里主要以混凝土容重、张拉时龄期、预应力管道摩阻系数、环境相对湿度、混凝土弹性模量、张拉控制应力、预应力管道偏差系数、预应力锚具回缩量以及混凝土线膨胀系数等9个参数为控制因素，分析了各参数变化对模型的影响程度。

4、分析步骤

结构的参数敏感性分析步骤如下：

1）将以上各参数变化幅度控制为5%，固定其它参数，每次只改变一个参数的取值；

2）选定控制目标，建立各参数敏感性方程，计算基准值及基准值变化时目标函数的取值；

3）根据影响程度确定出主要状态参数和次要状态参数。

5、敏感性方程的建立

6、敏感性分析结果

由图2可以看出，以全桥主梁所有梁段在成桥状态下的累计挠度差值的绝对值之和为控制目标进行参数敏感性分析时，其敏感性从大到小依次为张拉控制应力、混凝土容重、环境相对湿度、混凝土弹性模量、预应力锚具回缩量、预应力管道偏差系数、预应力管道摩阻系数、张拉时龄期、混凝土线膨胀系数，其中张拉控制应力、混凝土容重2项结构敏感性较强，其余各参数敏感性较弱。

7、结论

参数型修正法是有限元模型修正的常用方法之一，进行模型修正时，把握各参数对模型的影响程度，得出优化分析的最优解从而达到有限元修正的目的是非常有意义的。

参考文献：

[1]中华人民共和国交通部.JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]汉勃利.桥梁上部构造性能[M].第一版.郭文辉 译.北京：人民交通出版社，1982.

[3]徐岳，王亚君，万振江.预应力混凝土连续梁桥.北京：人民交通出版社，2000.