富民桥健康监测系统研究

论文摘要

基于桥梁结构的重要性,越来越多的桥梁都安装了健康监测系统。健康监测系统主要是为了对桥梁结构进行实时监控并对结构状态做出智能化评价。在实际复杂环境中服役的桥梁结构,不可避免的会遭受各种损伤,当损伤累积到一定程度时,影响结构的正常使用和长期安全性。损伤识别问题即是根据结构的实际响应去判定结构是否发生损伤、发生损伤的位置、确定损伤的程度以及对结构使用性能的影响。本文基于天津富民桥,介绍损伤识别的一些方法,并用柔度差值法和柔度差值曲率法对其主梁损伤的一些工况进行识别。本文选取基于不同损伤标识量的结构损伤识别方法,系统地分析比较了各类方法的优缺点,指出各方法的适用性。基于这些方法可以做到识别损伤位置,并在此基础上更进一个层次,识别损伤的程度。本文系统介绍富民桥健康监测系统的组成,目标以及特点,作为自锚式悬索桥,分析了悬索桥的计算理论的发展以及现状。在建立富民桥有限元模型的基础上,采用柔度差值法、柔度差值曲率法,对富民桥主梁在单点损伤、多点损伤工况下损伤位置进行定量分析。考虑实际测量中存在的客观误差,通过在振型上迭加高斯白噪声,进一步分析主梁各种损伤工况下损伤位置的识别,讨论了柔度差值法和柔度差值曲率法的抗噪性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 桥梁结构健康监测的必要性
• 1.2 桥梁结构健康监测的目的和意义
• 1.3 桥梁结构健康监测系统的组成
• 1.4 桥梁结构健康监测的发展与遇到的问题
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 桥梁健康监测中的损伤识别
• 2.1 损伤识别的概述
• 2.2 损伤识别的技术手段
• 2.2.1 基于频率的损伤识别方法
• 2.2.2 基于振型的损伤识别方法
• 2.2.3 基于曲率模态的损伤识别方法
• 2.2.4 基于单元模态应变能的识别方法
• 2.2.5 基于柔度矩阵的识别方法
• 2.2.6 基于柔度曲率的识别方法
• 2.2.7 基于小波分析识别方法
• 2.2.8 基于遗传算法的识别方法
• 2.3 损伤程度的识别
• 2.4 模态测试误差对损伤识别的影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 富民桥健康监测系统
• 3.1 富民桥概述
• 3.2 富民桥健康监测系统
• 3.2.1 健康监测目标
• 3.2.2 系统组成及主要特点
• 3.3 悬索桥计算理论
• 3.4 本章小结
• 第4章 富民桥主梁损伤识别
• 4.1 结构有限元模型
• 4.2 单损伤的识别
• 4.2.1 同一单元不同程度损伤
• 4.2.2 不同单元同一程度损伤
• 4.3 多损伤的识别
• 4.3.1 同一主梁上多点损伤
• 4.3.2 不同主梁上多点损伤
• 4.4 本章小结
• 第5章 误差分析
• 5.1 单点损伤
• 5.2 多点损伤
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢