基于动力特性的某在役PC桥梁健全性评估

摘要

桥梁是交通运输的枢纽和命脉，在社会经济发展中起着至关重要的作用。然而，桥梁在服役年限内受各种因素的影响，将出现不同程度的损伤和劣化等病害问题。在众多桥梁损伤识别方法中，基于结构动力特性的损伤识别方法是表征结构整体状态最好的宏观标识量。以往研究表明，利用现场动载试验和数值分析相结合的方法，能够很好地评估刚架桥的健全性。目前，利用这种方法对预应力混凝土（Pre-stressed concrete，简称PC）桥梁健全性评估的研究还比较少。
　　本文采用现场动载试验测定PC连续梁桥的动力特性。在动载试验中，采用42个高灵敏度伺服式加速度计和无线局域网振动系统测定桥梁的振动加速度，试验在封闭交通的环境下进行。同时，对该PC桥梁进行数值分析。通过现场动载试验和数值分析相结合的方法，基于频率变化和振型变化对PC桥梁进行损伤识别，进而对该桥梁健全性进行评估，同时为同类型桥梁健全性评估提供参考。主要研究内容如下：
　　1）采用环境激励振动试验对PC连续桥梁动力特性进行测试。研究表明：环境激励下振动试验能够测得桥梁的自振频率和振动模态；
　　2）本文中对比了桥梁现场动载试验所测得振型和有限元数值分析所得振型，通过对比则可知：利用大型车辆通行的激振方式对PC桥梁进行现场动载试验，只在很小的范围内准确反应桥梁动力特性；
　　3）对比了动载试验和数值分析自振频率，动载试验所测得的频率与有限元分析所得频率有一定的差异，可能是由于有限元分析时将钢筋、钢绞线进行简化及支撑条件的影响；
　　4）对比了桥梁建设初期和使用50年后桥梁自振频率。该桥梁结构在使用50年后，自振频率降低。在很大程度上是由于增设人行道的影响；桥梁使用过程中材料劣化则影响次之；最后，桥梁建设初期振动试验的测量精度也有一定程度的影响。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 桥梁结构健康监测

1.3 桥梁结构损伤识别

1.4基于动力特性结构损伤识别理论的研究现状

1.5本文主要研究内容

2基于动力特性的桥梁结构损伤识别基本理论

2.1 结构损伤识别的基础理论

2.2 结构的动力特性

2.3 基于振动特性结构损伤识别

2.4本章小结

3 桥梁动力特性试验研究

3.1 桥梁动载试验概要

3.2 PC连续桥梁概要

3.3 PC桥梁动载试验概要

3.4 数据处理

3.5试验结果及分析

3.6 本章小结

4 桥梁动力特性数值分析

4.1 固有振动理论分析

4.2 模型的建立

4.3 有限元分析

4.4本章小结

5 试验结果与有限元分析的对比

5.1频率的对比及分析

5.2 模态振型的对比及分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录

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