多尺度有限元模型在桥梁检测中的应用

马万良

(兰州交通大学工程检测有限公司，甘肃 兰州 730070 )

由于当前针对工程结构的3大类数值分析无法兼顾计算精度与时间成本，因此采用多尺度分析理论建立不同有限单元的混合模型，这样可以在保证精度的同时最大限度地降低计算成本[1].目前国内外学者已经在大跨度桥梁、输电塔等结构中进行应用并取得了一定的研究成果[2-3].孙正华、Ladeveze P等研究表明，一致多尺度分析方法可以利用现有的计算机资源同时模拟结构的宏观整体和微观局部力学行为，在结构损伤识别、抗震分析等方面有着很好的应用前景[4-5].

20世纪80年代，E·C·汉勃利为了解决荷载横线分布计算的问题，提出梁格法理论并将其推广.在计算机不发达的年代，该方法利用梁单元可以手算得到整体式梁的应力横向分布[6].2018年实行的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》推荐了桥梁结构的实用精细化分析模型的简化方法，其主要有空间梁格分析模型、折面梁格分析方法以及考虑薄壁效应的7自由度单梁模型，都是在弥补单梁分析模型中无法考虑的空间效应[7].但以上2种方法是采用梁单元建模，都是对桥梁结构分析的一种简化模型，当需要的计算精度越高时，需要将梁格划分得越细致.尽管梁单元建模可以降低计算成本，但是对于建模来说，费时费力，并且容易出错.采用一致多尺度分析模型，计算和建模成本都较低，同时能够得到较高的计算精度，可以……