既有简支梁桥动力损伤识别方法研究

论文摘要

简支梁桥受力明确,构造简单,在工程中应用广泛。伴随着交通量的日益增长与桥梁结构服役期的延长,相当一部分桥梁结构老化、破损、性能下降,对这些桥梁进行损伤识别具有重要意义。结构动力损伤识别是土木工程中一个新兴的研究方向,尚未形成统一的求解理论与方法,仍处于发展的起步阶段。本文应用频域法中的曲率模态和柔度矩阵方法对简支梁桥结构的损伤定位问题进行研究,具体研究工作如下:(1)阐述桥梁结构损伤识别的意义、内容和方法,以及现阶段国内外在损伤识别领域的研究现状和研究成果,并且介绍了本文的主要研究内容。(2)本文对多种基于结构动力特性的损伤识别方法进行了分析和评述。对这些方法用于损伤识别的原理进行简要阐述,并分析了各自的特点及实际应用的局限性。(3)论述曲率模态分析的理论依据。基于20m五梁式简支梁实桥数值模型,通过弹性模量的减小来模拟损伤,通过ANSYS程序模拟得出的结构动力响应,损伤识别结果验证了曲率模态损伤识别指标对简支梁桥损伤识别的可行性、有效性和适用性。基于单损伤,讨论曲率模态损伤识别指标的抗噪声能力。(4)论述柔度法基本原理。采用16m五梁式简支空心板桥做为数值模型,通过弹性模量的减小来模拟损伤,用ANSYS计算模型的固有频率与振型,自编程序求得柔度矩阵及损伤识别指标,讨论柔度矩阵损伤识别指标对梁桥损伤识别的可行性、有效性和适用性。基于单损伤,讨论柔度损伤识别指标的抗噪声能力。(5)总结本文的研究内容和成果,并指出目前桥梁结构损伤识别有待解决的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 桥梁结构损伤识别的意义
• 1.2 桥梁结构损伤识别技术的发展和研究现状
• 1.2.1 桥梁结构损伤识别技术的发展
• 1.2.2 桥梁结构损伤识别技术的研究现状
• 1.3 桥梁结构动力损伤识别技术面临的挑战
• 1.3.1 振动测试中存在的问题
• 1.3.2 特征参数提取中存在的问题
• 1.3.3 识别方法中存在的问题
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 基于动力特性的结构损伤识别方法评述
• 2.1 基本运动方程
• 2.2 动力指纹类方法
• 2.2.1 频率
• 2.2.2 振型
• 2.2.3 阻尼
• 2.2.4 柔度矩阵
• 2.2.5 刚度矩阵
• 2.2.6 应变模态
• 2.2.7 曲率模态
• 2.2.8 应变能
• 2.2.9 单元能量商差
• 2.2.10 频率响应函数
• 2.2.11 均载变形曲率法
• 2.2.12 动力指纹类方法总结
• 2.3 损伤识别的模型修正类方法
• 2.3.1 最优矩阵修正法
• 2.3.2 灵敏度分析修正法
• 2.3.3 特征结构分配法
• 2.3.4 混合法
• 2.3.5 模型修正法总结
• 2.4 神经网络法
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于曲率模态的损伤定位
• 3.1 基本原理
• 3.2 数值仿真分析
• 3.2.1 分析模型
• 3.2.2 损伤识别
• 3.3 模态测试误差对损伤识别的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于柔度的损伤定位
• 4.1 基本原理
• 4.2 数值仿真算例
• 4.2.1 分析模型
• 4.2.2 损伤识别
• 4.3 模态测试误差对损伤识别的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢