落锤式弯沉仪在桥梁损伤识别中的应用

论文摘要

目前,我国大量混凝土梁、板桥由于建造年代早、设计等级较低、运营时间长及超载车辆的大量通行:桥梁的横向连接已经出现损伤,有些甚至出现横向联系完全断开的单板现象。为了保证桥梁的安全通行和正常运营,桥梁横向损伤的识别已开始受到重视。常规静力加载检测方法,常常需要中断交通,且费时、费力。落锤式弯沉仪(FWD)由于测试速度快、精度高,而广泛应用于道路承载力检测。本文尝试采用落锤式弯沉仪对桥梁横向联系损伤进行快速检测。 落锤式弯沉仪是由计算机控制下的液压系统提升并释放一重锤,通过刚性圆盘作用到桥面上,对桥面施加一脉冲荷载,桥面的位移(弯沉)通过按一定规律布置的速度型传感器来测定。脉冲荷载形状近似半正弦波;荷载的大小可以通过改变锤重和提升高度来调节,由压力传感器精确测定;FWD时程数据可自动采集记录:这种加载方式较好地模拟了行车荷载对桥面的作用。 本文首先在实际桥梁跨中的横向方向布置测点,应用FWD进行动位移测量;并用动力有限元方法,构建了桥梁的有限元计算模型;对模型施加FWD的脉冲荷载,计算模型中各测点位置处的动位移;比较计算位移的峰值与测量位移的峰值,在两组数值产生差异时,应用系统识别的正分析方法对模型横向刚度参数进行修正,直至计算值与测量值达到某种程度的吻合,认为此时模型的参数即为实际桥梁的参数,进而实现桥梁横向刚度的损伤识别。 通过理论计算分析和实际桥梁的损伤识别效果表明:利用落锤式弯沉仪测试的动挠度(位移),结合系统识别的模型修正方法,能够实现桥梁横向联系损伤的识别。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 桥梁检测的重要性和意义
• 1.2 桥梁检测技术的现状与发展趋势
• 1.3 国内外桥梁的动态测试技术
• 1.4 基于振动的结构损伤识别方法
• 1.5 论文背景及意义
• 1.6 论文的主要工作
• 2 Dynatest 8000型落锤式弯沉仪FWD
• 2.1 落锤式弯沉仪的基本构造
• 2.2 落锤式弯沉仪的工作原理
• 2.3 FWD动力特性分析
• 2.4 落锤式弯沉仪测试系统的组成
• 2.5 落锤式弯沉仪的优点
• 3 桥梁动力有限元方程
• 3.1 桥梁动力微分方程
• 3.2 运动微分方程的求解
• 4 用FWD对桥梁损伤参数进行识别
• 4.1 系统识别的方法
• 4.2 参数调整算法
• 4.2.1 参数调整的基本过程
• 4.2.2 基于奇异值分解的最小二乘法
• 4.2.3 迭代结果的收敛性检查
• 4.3 参数调整算例
• 4.4 桥梁损伤参数识别的理论校验
• 5 工程实例分析
• 5.1 工程概况
• 5.2 静载试验分析
• 5.3 用落锤式弯沉仪对桥梁损伤识别的结果
• 5.3.1 建立桥梁的有限元模型
• 5.3.2 横向联系损伤的识别过程和结果
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书