【摘要】：安慶鐵路長(zhǎng)江大橋?yàn)橹骺?80m的三主桁四線高速鐵路斜拉橋,是寧-安城際的重要控制性工程。由于高速鐵路橋梁對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性有很高的要求,因此獲得結(jié)構(gòu)真實(shí)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)顯得十分必要。結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)(主要是頻率、振型、阻尼比等)識(shí)別是進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析的前提,可應(yīng)用于有限元模型修正、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)及損傷識(shí)別等方面�；诃h(huán)境激勵(lì)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別具有方便省時(shí)、不打斷結(jié)構(gòu)正常運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn),但其測(cè)得的響應(yīng)具有幅值小、隨機(jī)性強(qiáng)、噪聲影響大的特點(diǎn),且由于輸入與系統(tǒng)參數(shù)均未知,僅由響應(yīng)數(shù)據(jù)給結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別帶來(lái)一定的困難。本文采用峰值法、頻域分解法、PolyMAX法以及基于數(shù)據(jù)的隨機(jī)子空間法等四種識(shí)別方法對(duì)安慶鐵路橋進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別,并將識(shí)別結(jié)果同有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析比較。論文研究四種識(shí)別方法的適用性及可靠性,并分析安慶鐵路長(zhǎng)江大橋的自振特性,論文研究具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。論文的主要內(nèi)容和結(jié)論如下：1.結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙,建立了比較精細(xì)化的全橋空間有限元模型,并進(jìn)行理論模態(tài)分析,得到了較為完整的理論模態(tài)結(jié)果,為進(jìn)行環(huán)境振動(dòng)試驗(yàn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析識(shí)別做準(zhǔn)備。2.系統(tǒng)的介紹了峰值拾取法、頻域分解法、多參考點(diǎn)最小二乘復(fù)頻域法和隨機(jī)子空間法的理論方法,并基于Matlab平臺(tái)編程實(shí)現(xiàn)了各識(shí)別方法。利用編寫(xiě)的程序識(shí)別了安慶鐵路長(zhǎng)江大橋的模態(tài)參數(shù),獲得了四種方法下的實(shí)測(cè)模態(tài)。3.將理論模態(tài)與四種實(shí)測(cè)模態(tài)進(jìn)行比較分析,驗(yàn)證各識(shí)別方法的可靠性、適用性,并對(duì)各方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,四種方法均可應(yīng)用于橋梁環(huán)境振動(dòng)模態(tài)參數(shù)識(shí)別,且效果良好,但各有優(yōu)缺點(diǎn)。4.四種方法所得到的頻率識(shí)別結(jié)果比較一致,但阻尼比識(shí)別結(jié)果則存在一定的離散性；由于大跨度斜拉橋所表現(xiàn)出的“密頻”特征,峰值法和頻域分解法的特征頻率的選取有一定的難度,容易出現(xiàn)模態(tài)遺漏,而PolyMAX法和隨機(jī)子空間法則可能借助穩(wěn)定圖,得到較為真實(shí)的結(jié)構(gòu)模態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中可將這幾種方法互為補(bǔ)充的共同確定,以獲得比較正確的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)。
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圖片說(shuō)明： （１０１．５＋１８８．５＋５８０＋２１７．５＋１邋巧．５＋１１６．０）邋ｍ＝１３６３ｒａ邋的雙塔Ｈ主巧Ｈ索面鋼銜梁斜逡逑拉橋。逡逑圖３．１安慶鐵路長(zhǎng)江大橋效果圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋Ｄｅｓｉｇｎ邋ｓｋｅｂｈ邋ｏｆ邋Ａｎｑｉｎｇ邋ｒａｉｌｗａｙ邋Ｂｒｉｄｇｅ逡逑ｊｉ邐}逡逑邐１３６５邐逡逑１０１．５邐１８８．５邋Ｉ邐ｍ邐邋２１７．５邐１５９．５邐１１６逡逑ＪＸ｜邋＾邐ｉＪ逡逑圖３．邋２安慶鐵路長(zhǎng)江大橋總體布us圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．２邋Ｐｌａｎ邋ａｎｄ邋ｅｌｅｖａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ａｎｑｉｎｇ邋ｒａｉｌｗａｙ邋目邋ｒｉｄｇｅ逡逑３１逡逑
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圖片說(shuō)明： 用ＣＯＭＢＩＮ１４單元模擬，其彈灻的剛度系數(shù)根據(jù)支座類型選��；斜拉索錯(cuò)固端逡逑的錯(cuò)頭及橋面板上的道巧石采用ＭＡＳＳ２１質(zhì)量單元模擬，等效施加到各個(gè)相逡逑應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上。建立了比較理想和完備的模態(tài)分析有限元模型，如圖３．５所示。逡逑圖３．邋５安慶鐵路長(zhǎng)江大橋Ａｎｓｙｓ有限元模型逡逑Ｆｉｇ．邋３．５邋Ａｎｓｙｓ邋打打ｉｔｅ邋ｅｌｅｍｅｎｔ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｂｒｉｄｇｅ逡逑３．２．２有限元模態(tài)分析逡逑有限元模態(tài)分析，即理論模態(tài)分析，主要是運(yùn)用有限元法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散并逡逑建立含有系統(tǒng)特征值問(wèn)題的動(dòng)為學(xué)模型，，運(yùn)用合適的數(shù)值求解方法（如Ａｎｓｙｓ逡逑中提供了邋Ｂｌｃｘ；ｋＬａｎｃｚｏｓ法、子空間法、Ｈｏｕｓ油ｏｌｄｅｒ法等等）求解系統(tǒng)特征值和逡逑３３逡逑
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U446

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本文編號(hào)：2513189