第
37
卷第
4
期
2
∞
91
主
8
月
福州大学学报(自然科学版)
Journal
of
Fuzhou
Uni
回归
ity(
Natural
Science
Ed
ition)
Vo
l.
37
No.4
Aug.
2009
文章编号:
1
∞
0-2243(2
∞
9)04
-0573-09
基于动力的石拱桥有限元模型修正
石明兰左小刚
2
夏棒华
2
(l.福州大学建筑学院，福建福州
350108;
2.
福州大学土木工程学院，福建福州
350108)
摘要:利用大型通用软件
ANSYS
，以国道
319
线苏家坡桥为例阐述基于动力的加固前后石拱桥有限元模型建
立及模型修正的过程.首先介绍加固前后苏家坡桥的环境振动试验与模态参数识别，然后介绍加固前的石拱
桥有限元建模及基于动力的模型修正过程，最后介绍加固后该桥的有限元模型修正.结果表明，加固前后的有
限元模型计算和实测动力特性能够吻合良好，所建立的有限元模型可以用于桥梁的静动力计算.
关键词:石拱桥;有限元模型;振动试验;模型修正
中固分类号:
U44
l.
3
文献标识码
:A
Dynamic based finite element model updating of stone arch bridge
SHI Min
-lan
1
, ZUO Xiao - gang
2
, XIA Zhang -
hua
2
(1.
College
of
Ar
chitecture
,
Fuzhou
University
,
F
皿
hou
，
Fujian
350108
,
China;
2.
College
of
Civil
Engineeri
吨，
F
田
hou
University
,
F
山
hou
，
Fuji
四
350108
，
China)
Abstract:
Using commercial software
ANSYS
，由
e
process of finite element modeling and model upda-
ting of stone arch bridge based on dynamic behaviors as an example Sujiapo bridge in
No.
319 national
line before and after strengthening was carried out. Firstly. the ambient vibration field - testing and
modal
p
缸缸
neters
identification were conducted, then the process of finite element modeling
and
model
updating of Sujiapo arch bridge before
s
仕
engthening
was introduced ,
fin
al1
y
，出
e
finite element
(四)
model after
s
位
engthening
was constructed
and
updated.
Th
e result
reve
抽出
at
the dynamic character-
istics from FE model are coincide
wi
由
the
results from testing before and after strengthening, and the
FE
model can be used for further static and dynamic calculation.
Keywords:
stone arch bridge; finite element model; vibration testing; model updating
1
概述
目前，仍有许多石拱桥作为省道，甚至是国道的主要桥梁.由于交通荷载等级的提高，对这些桥梁承
载能力的评估、加固和改造成为桥梁工作者一项重要研究内容.与现代计算机技术相结合，进行石拱桥的
有限元模拟和仿真分析也就成为桥梁工作者一个重要的研究方向.目前，国内外用三维有限元模型来模
拟石拱桥的工作还开展得不多，其中在国外最有代表性的就是
Paul
J
Fanning
和Th
omas
E
Boothby[l]
利用
三维非线性模型来模拟石拱桥，其中拱圈用刚度能随裂缝发展而改变的非线性块体单元来模拟，填料采
用的是
Drucker
-
Prager
屈服准则，填料和拱圈之间的接触面用空间截面单元来模拟，然后通过静载试验
的结果来修正有限元模型.在国内，周岑等
[2]
以丹河新桥为例，对大跨度石拱桥进行了全桥仿真分析.聂
建国等
[3]
采用
ANSYS
提供的
Solid65
单元来模拟一座古老的实腹式石拱桥，由于拱圈中砂浆基本上已经
风化，模型基本不考虑石材的抗拉性能，填料采用
Drucker
-
Prager
屈服准则，填料的力学参数通过实测
获得，根据现场静载试验的结果来调整有限元模型的弹性模量参数.
收稿日期:
2
∞
8
-08
-25
作者简介:石明兰(1
966
-
)，女，讲师.
基金项目:福建省高等学校新世纪优秀人才支持计划资助项目
(TW2006
-
29
)
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