文档介绍：第卷第期中国公路学报. .
年月.
文章编号:——
大跨斜拉桥结构行为一致多尺度有限元模拟
孙正华,李兆霞,陈鸿天。
.江苏省建筑科学研究院有限公司,江苏南京;.东南大学土木工程学院,
江苏南京;.昆士兰科技大学城市发展学院, 昆士兰布里斯班
摘要:以润扬长江大桥北汉斜拉桥为实际工程背景,分析了同时考虑结构整体和局部细节特性的结
构行为一致多尺度模拟方法在具体应用中的实施过程。以结构健康监测和损伤评估为目标,建立
斜拉桥整体结构的三维多尺度有限元模型,桥面系采用分级多重子结构方法建立结构行为一致多
尺度有限元模型。对建立起来的大跨桥梁结构多尺度有限元模型进行模态分析,并利用成桥试验
数据从静力响应、动力特性等方面验证了多尺度模型的有效性。结果表明:建立的多尺度模型是有
效的,其计算分析结果和成桥试验值之间的误差较小;分级建立结构行为一致多尺度模型的模拟方
法有利于满足在结构健康监测系统设计、结构状态评估和结构损伤检测等各个不同阶段模型分析
的需求。
关键词:桥梁工程;大跨斜拉桥;结构行为一致多尺度模拟;结构健康监测;分级多重子结构方法
中图分类号:. 文献标志码:

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收稿日期:—
基金项目:国家自然科学基金项目;香港政府研资局项目/
作者简介:孙正华,女,江苏扬州人,工程师,工学博士,: ·。
第期孙正华,等:大跨斜拉桥结一致多尺度有限元模拟
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的宏观大尺度下建立的。如现有的大跨桥梁结构有
引肓
限元模型大多采用的是“脊骨梁”模型——整个桥面
随着结构健康监测系统在大跨桥梁上的应用, 系采用梁单元来模拟,单元特征长度为级,可
对大跨桥梁进行结构安全健康监测以确保其安全运以用来做整体结构动力特性分析、静力响应分析,可
营成为了目前的研究热点之一【。近来,桥梁结构以得到整个主梁沿顺桥向轴线的近似应力分布,但
的有限元建模与分析也越来越引起重视,大跨桥梁无法得到主梁某个截面内的应力分布情况,因此对
结构的有限元建模策略应该是基于有限元分析的目于健康监测和损伤评估来说还远远不够。现在也有
标,以大跨桥梁结构安全健康监测和损伤评估为目一些文献是针对健康监测来建模的文献、,
标的有限元模型要能够做到准确计算分析结构在实对整个桥面系采用壳单元来模拟,单元特征尺度是
际服役荷载下的静动力响应和结构中关键构件的热。级,这样的模型比“脊骨梁”模型有了很大的
点应力分布。对于大跨桥梁而言,结构的整体动改进,它们更加接近于桥梁结构的实际构造,分析时
力特性和在实际运营荷载下的结构内力、位移等响可以得出截面内的应力分布,但是桥面系中的局部
应可以在全桥整体宏观大尺度下分析,而损伤等分细节部位处仍然只是一个节点,无法反映局部细节
析是需要在结构局部细节小尺度下进行的,这可以构造。实际上桥面系的构造是非常复杂的,要能够
采用笔者已着手研究的结构行为一致多尺度有限元反映局部细节部位特性的有限元模型,其