铁路大体积混凝土热学参数反分析研究

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1、铁道建筑2012年第2期RailwayEngineering119文章编号：1003—1995(2012)02一O119-04铁路大体积混凝土热学参数反分析研究李东磊，李化建，安明结，孙学奎(1．北京交通大学土木与建筑工程学院，北京100044；2．中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京100081；3．京沈铁路客运专线辽宁有限责任公司，辽宁沈阳110006)摘要：系统介绍了大体积混凝土热学参数反分析方法，基于瞬态温度场有限元理论和“蚁群”算法理论，建立了高建铁路墩身施工期热学参数反分析模型，并利用数值模拟获得了与实际接近的计算结果。运用

2、“蚁群”算法可以在形成的离散解空间进行多宗量参数同时反演，该方法具有良好的计算精度和稳定性。关键词：反分析热学参数大体积混凝土蚁群算法中图分类号：TU375．6文献标识码：A一种是建立迭代逼近机制，即设置迭代格式逐次逼近1热传导反分析发展概述真值，主要的方法包括最快下降梯度法、牛顿一高斯在高速铁路工程建设当中，严寒地区大体积混凝法、超松弛逐次迭代法、正则化梯度法等；另一土结构在浇筑前期水化升温迅速，加之恶劣的气候条种是建立区域搜索机制，即通过设置搜索规则快速实件(温差大)、露天的服役环境、自身不良的热工性能，现识别，主要的方法包括单纯形加

3、速法"、轮换模式表面常出现不规则裂缝。研究严寒地区温度场变化规搜索法、线性规划法、Powell法等。然而，这两类方法律，获取与工程实际相符的热学参数，利用现代数值计都属于局部收敛的方法，识别精度对于初值质量依赖算方法对构件温度场进行分析研究，在施工期采取合性大，算法的稳定性也不理想。近年来随着研究的不理的温控措施，预防温度裂缝的产生成为解决这一问断深入，仿真智能算法成为目前该领域的研究热点，取题的重要手段。传统试验获取参数的方法，在准确性、得了大量研究成果。仿生智能算法是借鉴自然界的工时间积累特性等方面已经不能满足需要，利用数学理作机理和

4、优选制度所建立起来的新型搜索方法，通过论进行反分析成为重要途径。20世纪80年代热传导算子和概率转移模拟生物行为对初始群体进行操作。主要针对的是一维问题，随着计算机技术的发展和有此类方法在应用方面很快得到了推广，但仍存在一些限元、边界元、无限元等理论的完善，热传导问题逐渐问题，比如对于初始种群的依赖、收敛速度、搜索停滞扩展到三维领域，识别参数也由单一变量扩展到多宗等问题。各种优化方法之问组合形成的混合法成为解量识别，同时研究者对于参数的研究方向也由起初的决这一问题的主要途径。混合法可以借鉴不同优化方导热系数和边界热流转移到了换热系数、内热

5、源。同法的优势，代表性的方法有遗传一蚂蚁法、免疫一蚂蚁时，反分析理论也得到了迅速发展，最初出现的是穷举法、微粒群一蚁群法等。虽然针对某种算法的理法、蒙特卡洛法¨等完全非线性的搜索方法。穷举法论已经有人进行了整理，但关于热传导系统介绍的综需要对全部空间进行搜索，计算量大，在实际应用当中述性文献还尚未见到，本文从实现机理出发对热传导受到限制。而蒙特卡洛法则在解空间随机进行搜索，反分析方法整理归类，阐述了实现方法的关键技术，并盲目性大而且难以做到全局准确实现。针对此种现将基于网格划分的连续域蚁群算法应用于高速铁路工象，研究者将数学优化理论引入反

6、分析体系，基于最小程，获得了良好的识别效果，为研究高速铁路混凝土温二乘法、Markov链、最大似然估计以及Bayesian公度开裂问题奠定了基础。式等建立目标函数，通过两种途径实现参数识别。2逆法收稿日期：2011—08-20；修回日期：2011—11—15逆法是指根据实际对数学模型进行简化，通过直基金项目：铁道部科技研究开发计划项目(2010G004．E，2008G031．N)接求解逆方程而得到有关参数的显示表达形式的方作者简介：李东磊(1985一)，男，河北邢台人，硕士研究生。法，结合相应的试验数据就可以得到热学参数，算法简120铁道

7、建筑单易于实现，但其在实现上经常遇到一些数学上的难四种情况，并通过Laplace积分变换最终得到了温度题，在解决非线性等复杂问题时计算稳定性不好，在实场解析解。在研究起步阶段，主要用差分法来分析一际应用中受到较大限制。维热传导问题。随着有限元理论迅速发展，研究领域逆法主要包括两种方法，一是朱伯芳提出的方法，逐步扩展到三维瞬态热传导问题，并成为建立正分析二是黄达海等提出的划分区间计算方法。在研究混凝模型的主要途径。王一博等¨基于有限元理论和精土温度作用关系的基础上，朱伯芳院士提出了利用表细积分法提出了新正演模型，并获得了很好的计算结面温度数

8、据反求热学参数的方法。黄达海等⋯深果。河海大学的朱岳明教授对参数可辨识性¨进行入研究了“温度变化一混凝土表层温度响应”规律，得了论证。到了表层混凝土温度变化理论解，具体反分析实现步建立正分析模