移动荷载作用下桥梁结构的损伤识别

论文摘要

随着城市的发展以及人口的增长,建筑物越来越密集,道路难于拓宽,从而导致交通日渐拥堵。根据交通形式的需要,立交桥、高架桥等结构应运而生。由于结构的设计服役期较长,环境因素的影响大,加之现在车速不断的提高,车辆荷载对桥梁结构的激振作用越来越明显。在多种因素的影响下,桥梁结构出现了不同程度的损伤,又由于土木工程结构的损伤不易察觉,随着损伤的不断积累,结构就会突然失效,造成严重的经济损失以及人员伤亡。为了保障交通的安全,对桥梁结构进行损伤识别显得尤为重要。又由于桥梁所处的地理位置一般非常重要且无法绕行,所以在不影响正常交通的情况下,利用在正常行驶车辆作用下桥梁的响应对桥梁结构进行损伤识别,具有非常重要的实际意义。本文首先介绍了现阶段应用比较广泛的损伤识别技术的基本理论,比较各种方法的优缺点以及适用范围,为不同目的、不同要求的损伤识别工作选择方法提供参考。其次详细介绍了希尔伯特-黄变换（HHT）方法的基本理论,并通过一系列经典信号验证了其有效性,为将其应用到结构的损伤识别奠定了基础。然后应用ANSYS有限元软件对简支梁桥、连续梁桥及具有橡胶支座的简支梁桥在移动荷载作用下进行了不同损伤工况的计算分析,比较损伤前后桥梁频率、跨中节点位移、加速度等动力响应。最后将跨中节点的加速度信号进行经验模态分解（EMD）和Hibert-Huang变换（HHT）生成Hibert边际谱和能量边际谱,通过边际谱的幅值对结构的损伤程度进行识别,通过基于Hibert边际谱构造了一个损伤指标,实现了对损伤的定位。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 桥梁结构损伤识别研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 损伤识别方法的基本理论
• 2.1 基于固有频率的损伤识别
• 2.2 基于模态振型变化的损伤识别
• 2.3 基于人工智能的损伤识别
• 2.4 本章小结
• 第3章 希尔伯特—黄变换（HHT）的基本理论
• 3.1 引言
• 3.2 经验模态分解（EMD）
• 3.3 Hilbert谱和Hilbert边际谱
• 3.4 HHT算法流程图
• 3.5 几个经典数值信号的HHT仿真分析
• 3.6 构造损伤指标
• 3.7 HHT方法的优越性及不足之处
• 3.7.1 HHT方法的优越性
• 3.7.2 HHT方法的不足
• 3.8 本章小结
• 第4章 桥梁的损伤识别
• 4.1 简支梁桥的损伤识别
• 4.1.1 桥梁一处发生损伤
• 4.1.2 桥梁两处发生损伤
• 4.2 连续梁的损伤识别
• 4.3 对具有非线性支座的桥梁进行损伤识别
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文所做主要工作和结论
• 5.2 进一步的研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢