一种基于静载试验识别连续梁桥实际刚度的方法与流程

技术特征：

1.一种基于静载试验识别连续梁桥实际刚度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：依照荷载试验加载工况建立桥梁有限元计算模型；

步骤二：计算结构位移，将位移向量按照测量值和未测量值分开，构建目标函数；

步骤三：选择全部单元刚度作为待识别参数；

步骤四：采用遗传算法，设置待识别参数的上下限进行初步优化计算；

步骤五：将遗传算法计算结果作为初始值，采用L-M算法进行第二轮优化计算；

步骤六：根据测点布置结合灵敏度分析判断刚度识别的有效区域。

2.根据权利要求1所述的基于静载试验识别连续梁桥实际刚度的方法，其特征在于，步骤一，桥梁有限元计算模型的力学方程为：

[k][δ]＝[F] (1)

式中[k]为结构的总刚度矩阵，[δ]为结构的位移矩阵，[F]为荷载矩阵，当桥梁静载试验涉及多个加载工况，将不同工况组成荷载矩阵，每列表示不同的工况，每行表示不同的节点号。

3.根据权利要求2所述的基于静载试验识别连续梁桥实际刚度的方法，其特征在于，步骤二，计算出结构的位移矩阵，具体如下：

[δ]＝[F][K]^-1 (2)

计算出的位移矩阵[δ]为模型所有节点的位移，根据测点布置，从计算的位移矩阵中提取出测点的计算值，当实测值较少时，将[δ]按照测量值和未测量值分开表示，则上式表示为：

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δ}}_a\\ {\mathrm{\δ}}_b\end{array}\right]=\[F\]\left[\begin{array}{c}{\[K\]}^{-1}a\\ {{\[K\]}^{-1}}_b\end{array}\right]---\left(3\right)$

式中δa为测点的位移，δ_b为未测点的位移，得出：

[δ_a]＝[F][[K]^-1_a] (4)

通过计算与实测值的差值，构建出目标函数：

[G]＝[δ_a]-[U_a]＝[F][[K]^-1_a]-[U_a] (5)

式中[U_a]为实测位移矩阵，

求得一组参数使得公式(5)计算结果接近于零，

根据式(5)计算的[G]为位移残差矩阵，行代表各测点，列代表各工况；将矩阵[G]变换为一维向量A，通过计算向量A的模，当|A|越小，说明残差矩阵越接近于零，使得有限元模型修正转换为求|A|最小值问题，采用优化算法进行计算。

4.根据权利要求3所述的基于静载试验识别连续梁桥实际刚度的方法，其特征在于，步骤四至五中，根据步骤二确定目标函数，求|A|的最小值，采用遗传算法进行第一轮优化计算，

将遗传算法计算得出的各参数值作为初始值，采用L-M算法进一步优化计算，搜索步长d_k计算如下：

$d_k=-{(J_k^T{J}_k+{\mathrm{\μ}}_{k}I)}^{-1}{J}_k^T{F}_k---\left(6\right)$

式中J_k为目标函数对各参数的偏导数，采用有限差分法计算J_k，μ_k为为阻尼因子，I为单位矩阵，F_k为目标函数；

式中参数μ_k的计算如下：

${\mathrm{\η}}_k=\frac{\mathrm{\Δ}F\left(d_k\right)}{\mathrm{\Δ}q\left(d_k\right)}=\frac{F\left(x_{k+1}\right)-F\left(x_k\right)}{{\left(J_k^T{F}_k\right)}^T{d}_k+\frac{1}{2}{d}_k^T\left(J_K^T{J}_k\right)d_k}---\left(8\right)$

μ_k初始值取较小值，μ_k初值取0.0001～0.00001，η_k为目标函数与迭代点二次函数增量的比值。