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基于曲率模态理论的先简支后连续梁桥损伤识别研究

作　者: 翁健成
导　师: 唐怀平
学　校: 西南交通大学
专　业: 工程力学
关键词: 先简支后连续损伤识别曲率模态频率
分类号: U448.215
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 22次
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内容摘要

桥梁在其建造及服务期间不可避免地要受到环境及有害物质的侵蚀,诸如超重车、地震、结构疲劳、材料老化、构件缺陷以及人为破坏等,会造成桥梁不同程度的损伤,降低桥梁的实际承载力。桥梁因存在结构缺陷和损伤而垮塌的事件时有发生,对桥梁进行有效的长期健康监测、定期安全评价和针对性的维护加固,保障桥梁安全使用已成为桥梁管理运营部门最为关注的问题。本文以交通部颁布的20m至40mT梁和箱梁的通用图为基础,首先建立先简支后连续梁桥有限元模型,数值计算连续梁的模态参数,且系统计算分析不同截面、不同跨径和不同跨数对连续梁自振特性的影响。其次对基于曲率模态理论桥梁结构损伤识别方法进行研究,研究结果表明：1、曲率模态法、曲率模态微分法、曲率模态绝对差法均能对结构损伤进行识别,且低阶模态出现误导小峰的概率较小,损伤识别效果较好,其中曲率模态绝对差识别效果又优于另两类方法,而曲率模态微分法则不需要桥梁原始数据即可对结构进行损伤识别。2、以曲率模态理论为基础的三类识别方法的识别效果与桥梁振型选取有关,当损伤位置位于振型节点附近时,则无法识别。3、在单处损伤识别中,曲率模态绝对差曲线在损伤位置处会有突变,突变程度与损伤程度有关,损伤程度越大,突变越明显。对于存在多处损伤的结构,相同损伤程度且不同位置的曲率模态绝对差增量不同,相互独立,曲率模态绝对差能够判定损伤程度大小。4、基于频率的损伤识别方法依赖桥梁的原始数据。频率的变化中可以评定结构是否存在损伤,但无法判断损伤位置和损伤程度。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-17
  1.1 研究的目的及意义  10-12
  1.2 桥梁损伤识别概念及方法  12-15
    1.2.1 桥梁损伤概念  12
    1.2.2 桥梁结构整体检测方法  12-15
  1.3 本论文的主要研究内容  15-17
第2章模态分析和曲率模态损伤识别方法  17-25
  2.1 多自由度系统模态分析方法与模态参数  17-21
  2.2 曲率模态损伤识别方法  21-25
    2.2.1 曲率模态理论  21-23
    2.2.2 曲率模态正交性  23
    2.2.3 曲率模态计算  23-25
第3章先简支后连续桥梁动力特性分析  25-37
  3.1 先简支后连续梁桥的结构特点  25
  3.2 影响动力特性因素  25-36
    3.2.1 截面形式的影响  25-30
    3.2.2 跨径的影响  30-32
    3.2.3 跨数的影响  32-36
  3.3 本章小结  36-37
第4章基于曲率模态理论的梁桥结构损伤识别研究  37-49
  4.1 引言  37
  4.2 曲率模态应用  37-38
  4.3 损伤模型分析  38-47
    4.3.1 单处结构损伤识别  38-43
    4.3.2 单处结构损伤识别  43-44
    4.3.3 多处结构损伤识别  44-46
    4.3.4 结构损伤对固有频率的影响  46-47
  4.4 本章小结  47-49
结论  49-51
致谢  51-52
参考文献  52-56
攻读硕士期间发表的论文  56

基于曲率模态理论的先简支后连续梁桥损伤识别研究

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