基于动测法的梁式桥损伤识别模拟分析

摘要

桥梁结构的健康状态是交通运输正常运转的前提，桥梁结构若出现严重损伤，将会影响到人民群众的人身安全，造成国民经济的直接损失，所以对桥梁结构开展损伤识别研究，有重要的理论意义和实用价值。 本文以中小跨径梁式桥为研究对象，介绍了梁桥常见损伤类型，并在分析桥梁结构损伤诊断的动态方法的研究现状的基础上，对几种常用的结构损伤识别的动态方法进行了探讨，并对这几种识别方法进行了对比分析本文主要工作包括： 1.查阅了国内外相关研究文献，总结和熟悉了桥梁损伤识别的研究现状和主要的识别方法。 2.对桥梁结构常见损伤病害进行了细致介绍，并着重分析了简支梁和连续梁的损伤特征，并针对一般损伤研究常以简单模型为对象的情况，本文将研究对象实际化，以实桥为基础建立有限元模型，取代以往研究中使用的等直梁，并用裂缝模型取代刚度下降模型。 3.分别采用频率改变量、曲率模态、应变模态、柔度矩阵差等方法对损伤进行识别，并对识别结果进行对比分析。 本文主要研究成果有： 1.铰缝的损伤降导致结构自振频率有大幅度降低，并且随着损伤程度的增大，频率下降得越明显。 2.曲率模态和应变模态是损伤的敏感识别指标，对局部损伤有良好的定位能力；但对于小范围内的多处损伤，曲率模态和应变模态都只能识别出其中较大的损伤。柔度矩阵差在识别跨中处单一损伤的时候有良好的效果，但是对支座处损伤则无法识别。 3.曲率模态和柔度矩阵差的抗噪能力较差，在保证测量精度的前提下，该方法才能适用于实际工程。 本论文的研究结果表明，利用固有频率变化程度可以判定铰缝是否存在损伤以及损伤程度。对于局部损伤，本文通过对几种识别指标的对比分析，推荐使用应变模态对局部损伤的具体位置进行识别，然后结合局部检测结果，判定桥梁的健康状况。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究意义及背景

1.2国内外研究现状

1.2.1基于静力响应的检测方法

1.2.2基于动力响应的检测方法

1.3基于动力特性的损伤识别方法简介

1.3.1基于固有频率的损伤识别

1.3.2基于曲率模态的损伤识别

1.3.3基于应变模态的损伤识别

1.3.4基于模态应变能的损伤识别

1.3.5基于柔度矩阵的损伤识别

1.4本文研究的内容和研究方法

第二章桥梁结构损伤特性及机理分析

2.1桥梁结构损伤的分类

2.1.1按对承载力的影响分类

2.1.2按损伤的范围分类

2.1.3按损伤形成时间分类

2.2梁式桥常见损伤及机理分析

2.2.1简支梁的损伤

2.2.2连续梁的损伤

2.3本章小结

第三章计算模型的建立

3.1概述

3.2简支梁损伤模型的建立

3.2.1铰缝损伤

3.2.2仅存在跨中裂缝的情况

3.2.3仅存在支点处斜裂缝的情况

3.2.4跨中裂缝和支点处斜裂缝同时存在的情况

3.3连续梁损伤模型的建立

3.4本章小结

第四章梁式桥损伤识别方法数值模拟

4.1概述

4.2简支梁的损伤识别

4.2.1铰缝损伤的识别

4.2.2跨中处存在损伤的识别

4.2.3支座处损伤的识别

4.2.4跨中裂缝和支点处斜裂缝同时存在的损伤识别

4.3连续梁损伤的识别

4.4抗干扰能力分析

4.4本章小结

第五章结论与展望

4.1结论

4.2展望

致 谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果