桥梁颤振导数识别及颤振分析的不确定性研究

作     者：封周权 林阳 华旭刚 陈政清 FENG Zhou-quan;LIN Yang;HUA Xu-gang;CHEN Zheng-qing

作者机构：湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室湖南长沙410082 桥梁工程安全与韧性全国重点实验室(湖南大学)湖南长沙410082 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2023年第36卷第8期

页      面：14-21页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52178284,51708203) 湖南省自然科学基金项目(2021JJ30106) 重庆市自然科学基金项目(2022NSCQ-MSX5727) 长沙市政府采购研究项目(CSCG-202107060066)。 

主　　题：桥梁工程 不确定性量化 近似贝叶斯计算 颤振导数 颤振分析 子集模拟 

摘      要：由于风洞试验和理论模型的各种不确定性,通过风洞试验获得的颤振导数及相应的颤振临界风速存在不确定性。为了量化这些不确定性,提出了一种创新的近似贝叶斯方法。该方法通过抽样和模拟来近似表达似然函数,从而实现颤振导数的准确识别和不确定性量化。同时,还研究了颤振导数不确定性在颤振分析中的传播情况。采用子集模拟技术与近似贝叶斯方法相结合,以提高参数后验样本的抽样效率。该方法不仅能够获得颤振导数和颤振临界风速的最优估计,还能获得其后验概率分布。通过理想平板数值模拟和实桥主梁断面风洞试验,验证了该方法的有效性,并将其与传统最小二乘法进行了比较。研究结果显示:该方法得到的颤振导数最优估计与最小二乘法结果非常接近;在低风速下,所有导数的不确定性都较小,而在中高风速情况下,大多数导数都具有较大的不确定性,尤其是接近颤振临界风速时,所有导数的不确定性均较大;颤振导数的不确定性会在颤振分析中传播,导致颤振临界风速也存在较大的不确定性。所提出的近似贝叶斯方法能够准确识别颤振导数,并量化其不确定性,从而实现桥梁颤振性能的概率性评价;为桥梁颤振分析提供了新的思路,为确保桥梁的抗风安全提供了有力支持。