【摘要】：運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)是通過(guò)對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)行為進(jìn)行模態(tài)跟蹤,應(yīng)用回歸分析和統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別的方法,來(lái)確定結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力特性,并以此為依據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)的整體健康狀況及結(jié)構(gòu)變化給予相應(yīng)的評(píng)價(jià)。然而,在自然環(huán)境激勵(lì)下,根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)模態(tài)參數(shù)識(shí)別得到的橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率不僅與其結(jié)構(gòu)自身剛度、質(zhì)量等參數(shù)有關(guān),還會(huì)因溫度、交通荷載以及風(fēng)等的環(huán)境影響而發(fā)生改變。其中,溫度作為最主要的影響因素,其變化引起的模態(tài)參數(shù)波動(dòng)能掩蓋結(jié)構(gòu)的輕微損傷,造成對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的曲解,進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別、損傷定位、損傷程度的誤判。所以,探究溫度對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率的影響機(jī)理,能夠?yàn)橐灶A(yù)測(cè)、消除溫度影響,并區(qū)分溫度變化與結(jié)構(gòu)本身變化所引起的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)變異為目的的相關(guān)研究提供借鑒,具有重要的研究意義。本文以系桿拱橋結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象,將其等效成將連接梁與拱的鋼索作為彈性支撐的多跨彈性支撐梁,從而方便建立微分振動(dòng)方程進(jìn)行模態(tài)頻率的求解,并分別以模態(tài)頻率隨溫度變化的三個(gè)敏感條件:結(jié)構(gòu)材料特性,兩端邊界條件和溫度分布方式作為變量,從理論上明確橋梁模態(tài)頻率的溫度影響方式及變化規(guī)律。為了探究結(jié)構(gòu)材料特性變化的模態(tài)頻率溫度影響機(jī)理,通過(guò)建立多跨彈性支撐梁的模態(tài)頻率方程,對(duì)模態(tài)頻率表達(dá)式中溫度敏感變量進(jìn)行變分運(yùn)算求解,得出彈性模量是溫度改變結(jié)構(gòu)材料特性影響模態(tài)頻率的主要原因;為了探究梁端多余邊界條件的溫度影響機(jī)理,將溫度作用下的等效軸力作用于多跨彈性支撐梁結(jié)構(gòu)模型,建立包含兩端軸向力的模態(tài)頻率方程,從而確定軸向力與模態(tài)頻率的關(guān)系。采用上述方式理論上得出的這兩種溫度敏感條件對(duì)模態(tài)頻率的影響方式,都在三跨連續(xù)梁數(shù)值模型的模態(tài)頻率溫度影響數(shù)值分析中得到驗(yàn)證。為了探究溫度分布方式的模態(tài)頻率溫度影響機(jī)理,應(yīng)考慮鋼索作為等效彈性支撐的剛度可變性。不同的溫度分布,包括主梁溫度梯度和鋼拱溫度,都會(huì)通過(guò)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形而改變鋼索的力學(xué)性能,造成結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率的波動(dòng)。經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)確定溫度變形與鋼索等效彈性支撐的剛度變化的關(guān)系,并在對(duì)簡(jiǎn)易的梁拱組合數(shù)值模型的模態(tài)頻率溫度影響分析中進(jìn)行了驗(yàn)證,得出影響梁拱組合結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率變化的溫度分布方式的主導(dǎo)是主梁溫度梯度。通過(guò)模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)深圳大沙河橋有限元模型進(jìn)行修正,并對(duì)其進(jìn)行模態(tài)頻率溫度影響的數(shù)值研究,以此來(lái)驗(yàn)證前文所提出的溫度影響理論的正確性。在數(shù)值分析中,影響大沙河橋的溫度敏感條件有兩個(gè),即彈性模量與截面溫度梯度。根據(jù)結(jié)果分析確定了截面溫度梯度所造成的模態(tài)頻率變化要遠(yuǎn)大于彈性模量改變所引起的影響。通過(guò)對(duì)大沙河橋結(jié)構(gòu)開(kāi)展模態(tài)頻率溫度影響試驗(yàn)研究,探究每一天的主梁結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率波動(dòng)規(guī)律,進(jìn)而驗(yàn)證主梁模態(tài)頻率與截面溫度梯度的相關(guān)關(guān)系因掩蓋了彈性模量引起的負(fù)相關(guān)趨勢(shì),而與前文得到的正相關(guān)結(jié)論相一致,更通過(guò)變形監(jiān)測(cè)與鋼索頻率識(shí)別明確主梁截面溫度梯度對(duì)模態(tài)頻率的影響方式。此外,在對(duì)長(zhǎng)期的模態(tài)頻率變化現(xiàn)象的研究中,發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期平均溫度變化能通過(guò)改變結(jié)構(gòu)材料的彈性模量使結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率發(fā)生整體偏移。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U448.22
【圖文】：

三跨連續(xù)梁前3階振型從表2-1的模態(tài)頻率和圖2-4中的模態(tài)振型的數(shù)值分析結(jié)果可以看出，當(dāng)

性模量隨溫度的變化值進(jìn)行估計(jì)，見(jiàn)表2-2。表2-2 鋼材不同溫度下的彈性模量） 0 10 20 30 40 ）112. 074 10112. 067 10112. 060 10112. 052 10112. 045 10用ANSYS有限元軟件的數(shù)值模擬中，以不同溫度下的結(jié)構(gòu)材進(jìn)行模型材料參數(shù)的修正，將得到的模態(tài)頻率分析結(jié)果進(jìn)行度工況作為參考得到前3階頻率變化率，如圖2-5、2-6、2-論上分析，結(jié)構(gòu)材料的彈性模量值是隨著溫度的升高而降低過(guò)改變結(jié)構(gòu)材料的彈性模量而與結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率呈線性負(fù)相關(guān)-6，圖2-7中的3階模態(tài)頻率的變化率可以看出，不同支撐剛撐梁的模態(tài)頻率，都因彈性模量改變而與溫度呈線性負(fù)相關(guān)支撐剛度及頻率階次有關(guān)。該結(jié)果是與前文推導(dǎo)的頻率變化式（2-40）是一致的。

圖 2-6 .2 階頻率隨彈性模量變化率圖 2-7 .3 階頻率隨彈性模量變化率，當(dāng) S 0和6S 10時(shí)，圖中的各階頻率變化率在不同溫度工線性一致并重合，且與支撐剛度及頻率階數(shù)均無(wú)關(guān)。這也滿為在公式（2-40）中 0E ，其頻率變化率僅與E 有關(guān)，也

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉時(shí)亮;;長(zhǎng)大隧道水泥混凝土路面溫度影響因素[J];山西建筑;2017年25期

2 А.Д.杜馬什n|夫,高]玉;溫度影響的補(bǔ)償方法及其在科學(xué)技術(shù)界中的應(yīng)用[J];大連工學(xué)院學(xué)刊;1956年01期

3 徐雁,羅蘇南,葉妙元;光學(xué)電流傳感器溫度影響的理論與試驗(yàn)研究[J];儀表技術(shù)與傳感器;2001年02期

4 趙雷;李亞軍;;溫度影響酶活性實(shí)驗(yàn)的有效教學(xué)[J];中學(xué)生物學(xué);2008年06期

5 王盛慧;張亭亭;;基于多元自適應(yīng)回歸樣條的室內(nèi)溫度影響因素分析[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2018年26期

6 陳波，陳瑩;考慮溫度影響的軌道橫向動(dòng)力特性研究[J];蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(bào);1994年02期

7 趙玉萍;;探究溫度影響酶活性因素實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程的再設(shè)計(jì)[J];生物學(xué)教學(xué);2011年10期

8 周治國(guó),許玉璋,許萱;溫度對(duì)棉籽發(fā)育的影響[J];西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1992年02期

9 曹桂娟 ,戚竹基;對(duì)溫度影響酶活性的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)[J];中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備;2005年01期

10 孫志屏;賈連光;;空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)溫度影響的研究現(xiàn)狀[J];遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 孫遠(yuǎn)好;吳俊寧;楊厚忠;;溫度對(duì)精密加工、檢測(cè)的影響[A];第十五屆全國(guó)汽車(chē)檢測(cè)技術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

2 田曉東;強(qiáng)健;張典;孫明;陸軍;;環(huán)境溫度影響沼氣發(fā)酵裝置平穩(wěn)產(chǎn)氣因素分析[A];農(nóng)村沼氣發(fā)展與農(nóng)村小康建設(shè)研討會(huì)論文選編[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 江陰市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所 馮怡;軟包裝密封性檢測(cè)的溫度影響因素以及發(fā)展新趨勢(shì)[N];中國(guó)包裝報(bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 孫選;牛奶質(zhì)量超聲檢測(cè)基礎(chǔ)理論及實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2007年

2 王賢強(qiáng);溫度影響下鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋動(dòng)力特性分析與損傷識(shí)別方法研究[D];吉林大學(xué);2017年

3 熊立婷;石墨烯拉伸力學(xué)性能及形態(tài)穩(wěn)定性研究[D];蘭州大學(xué);2014年

4 時(shí)玉平;橋梁自振頻率溫度效應(yīng)分析及寒冷地區(qū)吊桿索力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建[D];吉林大學(xué);2013年

5 劉玉;高速動(dòng)車(chē)組側(cè)窗粘接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核方法研究[D];吉林大學(xué);2016年

6 李苗;大跨度懸索橋的溫度影響分析[D];中南大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉斯佳;系桿拱橋主梁模態(tài)參數(shù)溫度影響機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

2 唐振洪;益陽(yáng)大橋溫度影響分析[D];湖南科技大學(xué);2017年

3 張宗倫;溫度影響下磁流變減振器故障仿人滑模容錯(cuò)控制[D];重慶大學(xué);2017年

4 付宇;溫度影響下混凝土簡(jiǎn)支梁有限元模型修正損傷識(shí)別方法研究[D];吉林大學(xué);2017年

5 楊為;溫度及剪切變形對(duì)橡膠支座性能參數(shù)的影響研究[D];華中科技大學(xué);2012年

6 宋志仕;箱型截面混凝土斜拉橋溫度場(chǎng)分析及其對(duì)施工控制的影響[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2015年

7 王媛;液體橡膠基混凝土的橋梁伸縮裝置研究與開(kāi)發(fā)[D];華南理工大學(xué);2014年

8 吳欣;轉(zhuǎn)體施工開(kāi)口薄壁拱肋后期混凝土連續(xù)澆筑可行性研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2011年

9 楊忠平;曲線梁橋若干問(wèn)題的研究[D];華中科技大學(xué);2005年

10 任春林;超聲波流量測(cè)量精度影響因素研究[D];西南石油大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2774123