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拱桥的损伤定位研究

作　者: 王竞男
导　师: 周晶
学　校: 大连理工大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 结构损伤损伤识别损伤定位拱桥频率变化平方比模型试验
分类号: U446.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 189次
引　用: 4次
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内容摘要

近年来,随着我国经济和交通事业的不断发展,大量低等级的公路被改建扩建,现役桥梁能否继续工作已成为公路建设的一件大事。我国的桥梁大部分建于上个世纪六、七十年代,由于超载运行、环境腐蚀等原因,目前已有不少桥梁发生不同程度的老化、破损,载重能力明显下降,危桥逐年增多。危桥一旦发生垮桥事故,将造成巨大的经济损失。因此,急需发展有效合理的科学方法,以保障结构安全运行,防止断裂倒塌等灾难事故的发生。基于动力测试的结构损伤识别方法,因其可以反映结构整体性能、效益—造价比高,在结构损伤识别的研究中得到了极大的重视。按照采用数据和识别原理的不同,大致可以分为基于频率的方法、基于振型的方法、基于振型曲率/应变模态的方法、基于模态柔度的方法以及基于模态应变能的方法等,但是在大型土木工程结构的测试中,振型向量中一些数据的误差一般在20%以上,而频率数据的误差却不超过1.5%。于是利用实际测试中容易获得的低阶频率数据进行结构损伤识别,是结构损伤识别在大型土木工程结构中得以实用化的一个挑战性课题。本文尝试利用低阶频率观测数据,将“频率变化平方比”作为结构损伤敏感特征,发展了仅基于频率数据的拱桥损伤定位方法。首先,采用一阶摄动分析的方法,在Heam等工作的基础上,导出了局部损伤与模态参数之间的关系,进而建立了基于“频率变化平方比”的拱桥损伤定位方法。其次,建立拱桥的三维有限元模型,通过模拟不同工况的损伤,采用“频率变化平方比”的方法对拱桥损伤定位的正确性进行了数值验证。最后,以某实际工程为例,设计了一典型桥跨的比例模型,并人为制造局部损伤,根据不同损伤工况的动力测试结果,采用本文建立的方法识别拱桥的损伤,验证了方法在实际工程中的有效性。研究结果表明,本文方法对于拱桥损伤识别具有良好的可行性,可以用于实际拱桥结构的损伤识别和安全评估。

全文目录

第一章绪论  9-20
  1．1 研究背景  9
  1．2 结构损伤识别发展概况  9-11
  1．3 结构损伤识别方法简介  11-19
  1．4 本文的研究意义和主要工作  19-20
第二章拱桥损伤定位识别的理论基础  20-25
  2．1 引言  20
  2．2 频率变化平方比法的理论分析  20-22
  2．3 判断依据及判断步骤  22-23
  2．4 小结  23-25
第三章拱桥损伤定位方法的数值验证  25-37
  3．1 引言  25-26
  3．2 拱桥结构的损伤定位数值验证  26-35
  3．3 小结  35-37
第四章拱桥动力试验的模型设计  37-48
  4．1 概述  37
  4．2 模型试验的相关理论  37-41
  4．3 红石拱桥的模型设计  41-46
  4．4 模型的制作与安装  46-48
第五章基于试验数据的损伤定位研究  48-62
  5．1 引言  48
  5．2 模型试验  48-58
  5．3 损伤识别研究  58-61
  5．4 小结  61-62
第六章结论与展望  62-64
  6．1 结论  62
  6．2 展望  62-64
参考文献  64-68
攻读硕士学位期间参加的课题及发表的学术论文  68-69
致谢  69-70

拱桥的损伤定位研究

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