中国公路学报

作者：秦世强, 胡佳, 曹鸿猷, 康俊涛, 蒲黔辉

单位：1. 武汉理工大学 土木工程与建筑学院, 湖北 武汉 430070;2. 西南交通大学 土木工程学院, 四川 成都 610031

关键词：桥梁工程,模型修正,Kriging模型,提篮拱桥,改进的粒子群优化

基金：国家自然科学基金项目（51608408）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（2017IVB046）；武汉理工大学研究生优秀学位论文培育项目（2017-YS-039）

为了获取菜园坝长江大桥的基准有限元模型，结合Kriging代理模型和一种改进的粒子群优化算法，利用荷载试验数据对其初始有限元模型进行修正。首先，叙述模型修正和Kriging模型基本理论，在基本粒子群算法中引入交叉变异计算，提出一种改进的粒子群算法，并通过测试函数对改进的粒子群算法进行验证；其次，简要介绍菜园坝长江大桥荷载试验、荷载试验结果及初始有限元模型；最后，根据敏感性分析选定6个待修正参数，通过试验设计得到频率和位移关于修正的参数的样本，并建立有限元模型的Kriging代理模型以预测结构响应；以频率和位移的试验值和计算值残差为目标函数，分别利用基本粒子群算法和改进的粒子群算法在修正参数的设计空间内寻找目标函数的最小值，并对比分析模型修正的结果。结果表明：测试函数表明改进的粒子群算法具有较好的稳定性和成功率，并能获得更为精确的优化结果；建立的Kriging代理模型均方根误差较小，可以替代有限元模型预测结构频率和位移；经过模型修正，菜园坝长江大桥前5阶频率计算值与试验值相对误差均控制在5%之内；除个别测点外，位移相对误差均控制在10%以内；相比基本粒子群算法，改进的粒子群算法获得了更小的目标函数值，修正后的频率和位移的相对误差更小。

来源：2019年第7期

《中国公路学报》期刊编辑部

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