基于模态测试技术评估受撞受损桥梁计算研究

摘要

本文围绕超高车辆撞击桥梁上部结构，进行损伤评估的计算分析研究。基于模态柔度理论和模态测试技术，开展受撞受损梁的有限元计算和模态测试试验研究，探究应用基于模态柔度的方法评估受撞受损桥梁。
　　基于模态柔度理论，在以往学者对模态柔度损伤指标研究的基础上，提出新的损伤评估指标即模态柔度改变率曲率。新指标只需采用1阶模态参数，利用结构损伤前、后的模态柔度矩阵，计算出模态柔度改变率，并对其进行中心差分，得到模态柔度改变率曲率。新指标识别精度更高、简便实用。
　　以常见的简支梁、连续梁结构为例，进行损伤梁的数值模拟计算，并将新损伤评估指标与其他损伤评估指标的评估效果进行对比。对于简支梁损伤，所有指标均以指标值最大的方式识别出损伤位置，但其它指标均存在未损伤单元指标值变化较大，容易造成误判的缺陷;对于连续梁，不管是单点损伤还是多点损伤，新指标都能够准确的识别出损伤位置，比其它的模态柔度损伤指标更具优越性。最后，以一简支T梁桥为例，分析单元损伤程度与新指标值的关系、单元损伤程度与整体损伤程度的关系。
　　开展受撞受损的桥梁结构的试验研究。以某座被超高车辆撞击的城市跨线桥作为工程背景，取2片（1片损伤，另1片未损伤）该桥的钢筋混凝土梁作为研究对象，开展模态试验和静力破坏性试验。采用新指标对损伤梁进行损伤识别，并将识别结果与实际损伤情况进行对比。通过静力承载力试验，将静力损伤结果和新指标损伤联系，更加全面地评估受撞受损桥梁。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外损伤识别技术研究现状

1．2．1 静力损伤识别方法

1．2．2 基于动力指纹的损伤识别方法

1．2．3 基于模型修正的损伤识别方法

1．2．4 基于人工智能的损伤识别方法

1．2．5 基于小波分析的损伤识别方法

1．3 损伤识别的发展趋势

1．4 本文研究的主要内容

第二章 模态柔度矩阵基本理论

2．1 引言

2．2 频响函数

2．2．1 频晌函数的定义与物理意义

2．2．2 频响函数的测量

2．3 多参考点锤击技术

2．4 模态柔度矩阵

2．5 几种模态柔度损伤指标

2．6 新的损伤指标—模态柔度改变率曲率

2．7 本章小结

第三章 损伤结构有限元计算分析

3．1 引言

3．2 有限元模型的建立

3．2．1 模型的选择

3．2．2 损伤的模拟

3．3 简支梁损伤识别有限元计算分析

3．3．1 单一损伤识别

3．3．2 多处损伤识别

3．4 连续梁损伤识别有限元计算分析

3．4．1 单一损伤识别

3．4．2 多处损伤识别

3．5 本章小结

第四章 受撞钢筋混凝土梁损伤识别试验研究

4．1 引言

4．2 试验目的及试验流程

4．2．1 试验目的

4．2．2 试验流程

4．3 试验方案设计与准备工作

4．3．1 动力试验方案

4．3．2 静载试验方案

4．3．3 试验设备

4．3．4 试验终止条件

4．4 试验结果

4．4．1 动力试验结果

4．4．2 静载挠度试验结果

4．5 新指标识别损伤

4．6 损伤程度分析

4．7 本章小结

第五章 简支梁桥损伤评估应用研究

5．1 引言

5．2 简支梁桥损伤评估基本假设与模型建立

5．2．1 基本假设

5．2．2 简支T梁桥有限元模型的建立

5．2．3 简支T梁桥损伤评估流程

5．3 简支T梁桥损伤评估

5．3．1 损伤位置分析

5．3．2 损伤程度分析

5．4 本章小结

结论与展望

本文主要结论

展望

参考文献

致谢

附录