斜拉桥损伤识别与应用研究

论文摘要

大型桥梁是一个国家的经济命脉,它们的巨大投资及在国民经济中的重要作用,使得大跨桥梁的安全性、耐久性和正常使用功能也越来越受到重视。斜拉桥的出现为世界桥梁的发展注入了新的活力。斜拉桥以其超强的跨越能力和出色的自身优点日益向大跨度方向迈进。随着跨度的增大,有很多问题随之而来,为了保证桥梁的安全,对桥梁的损伤识别显得尤为重要。本文的主要工作如下:首先,本文介绍了桥梁结构损伤识别的研究现状与发展并对现有的损伤识别方法进行了分类。其中,对基于结构动力特性的损伤识别方法当中的模态曲率法和柔度矩阵法进行了详细的说明与公式推导。其次,对斜拉桥主梁与拉索的有限元模型建立进行了说明,并用大型有限元软件ANSYS建立了分析模型。同时运用结构分析软件MIDAS Civil建模与ANSYS分析模型进行对比,进而验证了模型的正确性。最后,通过分析对比ANSYS计算结果,分别得出斜拉桥的主梁、拉索、索塔对相应指标的敏感性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 斜拉桥的发展
• 1.1.1 斜拉桥动力学分析内容及方法
• 1.1.2 斜拉桥动力特性的特点
• 1.2 研究桥梁结构损伤识别的意义
• 1.3 桥梁结构损伤识别的研究现状与发展
• 1.4 桥梁结构损伤识别的方法
• 1.4.1 有反演的静力识别方法
• 1.4.2 有反演的动力识别方法
• 1.4.3 动静力联合反演识别方法
• 1.4.4 模式识别方法
• 1.4.5 基于时频分析的识别方法
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 基于结构动力特性的损伤识别方法
• 2.1 基本原理及识别过程
• 2.2 基于桥梁结构动力响应的损伤识别方法
• 2.2.1 基于柔度矩阵法的结构损伤识别研究
• 2.2.2 基于模态曲率法的结构损伤识别研究:
• 2.3 本章小结
• 第三章 有限元模型的建立与验证
• 3.1 ANSYS 有限元模型的建立
• 3.1.1 斜拉桥主梁模型
• 3.1.2 斜拉桥拉索模型
• 3.1.3 金塘大桥有限元模型的建立
• 3.2 有限元模型的验证
• 3.2.1 Midas 模型概述
• 3.2.2 成桥状态的动力特性分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 斜拉桥损伤指标的敏感性分析
• 4.1 分析指标的选择
• 4.2 损伤分析模型及工况
• 4.3 主梁损伤的敏感性分析
• 4.3.1 以主梁挠度为主梁损伤的指标
• 4.3.2 以拉索索力为主梁损伤的指标
• 4.3.3 以主梁弯曲应力为主梁损伤的指标
• 4.3.4 以主梁模态曲率差为主梁损伤的指标
• 4.3.5 以主梁柔度差为主梁损伤的指标
• 4.4 拉索损伤的敏感性分析
• 4.4.1 以主梁挠度为拉索损伤的指标
• 4.4.2 以拉索索力为拉索损伤的指标
• 4.4.3 以主梁弯曲应力为拉索损伤的指标
• 4.4.4 以主梁模态曲率差为拉索损伤的指标
• 4.4.5 以主梁柔度差为拉索损伤的指标
• 4.5 索塔损伤的敏感性分析
• 4.5.1 以主梁挠度为索塔损伤的指标
• 4.5.2 以拉索索力为索塔损伤的指标
• 4.5.3 以主梁弯曲应力为索塔损伤的指标
• 4.5.4 以主梁模态曲率差为索塔损伤的指标
• 4.5.5 以主梁柔度差为索塔损伤的指标
• 4.5.6 以索塔模态曲率差为索塔损伤的指标
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文主要工作及结论
• 5.2 进一步的研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果