考虑运营荷载的大跨径拱桥层次贝叶斯模型修正方法

来源：振动与冲击杂志2025年第1期北京时间：

作者：罗岚炘，宋明明,，钟华强5，何天涛,，孙利民lmsun,,

单位：1.同济大学桥梁工程系，上海200092；2.同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室，上海200092；3.上海期智研究院，上海200232；4.宁波市市政设施中心，浙江宁波315000；5.云基智慧工程股份有限公司，广东深圳518000

摘要：现有大跨径桥梁有限元模型修正方法（Finite element model updating, FEMU）一般未考虑运营荷载对结构动力特性的影响，导致修正后模型的参数变异性大。鉴于此，本文提出了一种考虑运营荷载的层次贝叶斯有限元模型修正方法，该方法包含考虑温度和交通荷载的概率参数修正、概率响应预测和结构状态评估。首先，根据监测数据的相关性分析结果确定了计算理论频率时需要考虑的荷载。随后，建立了温度-弹性模量线性关系，并基于动态称重（Weigh-in-motion, WIM）数据，提出一种车辆荷载估计方法，以在有限元模型中定量考虑运营荷载对结构频率的影响。同时，引入两阶段马尔科夫链蒙特卡洛（Markov Chain Monte Carlo, MCMC）采样方法和响应面代理模型，以提高概率模型修正的计算速率。该方法在一座采集了两年监测数据的大跨径拱桥上得到了验证。结果表明，在考虑运营荷载、参数不确定性和建模误差后，实测频率基本处于预测频率的95%置信区间内。最后，基于实测响应和预测响应置信区间提出了一个结构状态指标，并利用该指标检测出该桥的路面铺装更换过程。<br>

关键词：有限元模型修正；层次贝叶斯；运营荷载；大跨径拱桥；结构状态评估