發(fā)布時(shí)間：2020-05-24 19:02

【摘要】：拉索在橋梁結(jié)構(gòu)中大量應(yīng)用,由于外界環(huán)境、交通荷載、疲勞等作用,拉索不可避免地會(huì)發(fā)生損傷,從而導(dǎo)致橋梁整體剛度和承載能力降低,及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行拉索損傷識(shí)別是索吊橋梁結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營(yíng)的重要工作。拉索的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,本文主要針對(duì)體外預(yù)應(yīng)力加固混凝土橋梁和斜拉橋兩類橋的拉索展開研究。其中,體外索損傷問(wèn)題利用頻域分析方法很難解決。斜拉索損傷識(shí)別問(wèn)題屬于高度非線性系統(tǒng)的分析問(wèn)題,目前的研究大都利用數(shù)學(xué)模型或者進(jìn)行力學(xué)參數(shù)識(shí)別,很難取得很好的識(shí)別效果。因此,本課題針對(duì)以上問(wèn)題,結(jié)合試驗(yàn)研究和理論分析,建立基于小波包分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拉索損傷識(shí)別方法,為拉索安全評(píng)定提供理論依據(jù),具有理論和實(shí)踐意義。主要研究工作如下:(1)針對(duì)體外預(yù)應(yīng)力索的損傷特征和受力特點(diǎn),通過(guò)直接切割拉索模擬拉索的損傷,設(shè)計(jì)了不同損傷程度拉索振動(dòng)試驗(yàn),得到不同索力和不同索長(zhǎng)的拉索振動(dòng)信號(hào),并分析了損傷拉索加速度信號(hào)在時(shí)頻域上的特點(diǎn)。(2)以試驗(yàn)研究為基礎(chǔ),研究基于小波包分析的結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警指標(biāo)能量比偏差ERVD、能量比方差ERVV和小波包總能量變化率指標(biāo)RES對(duì)于索力基本不變的拉索損傷識(shí)別效果,探討有效的拉索損傷識(shí)別指標(biāo),并構(gòu)建相應(yīng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,對(duì)用于橋梁加固的體外索健康狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)估。(3)針對(duì)斜拉索的損傷特征,以主跨340米的斜拉橋?yàn)楣こ瘫尘?采用降低彈性模量的方法模擬拉索損傷,研究基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拉索損傷識(shí)別方法。主要研究結(jié)論如下:(1)得到了損傷拉索加速度信號(hào)在時(shí)頻域上的特點(diǎn)。其中時(shí)域上表現(xiàn)為振動(dòng)衰減時(shí)間的減小;頻域上表現(xiàn)為頻譜圖粗糙,出現(xiàn)多個(gè)峰值點(diǎn);能量域上表現(xiàn)為小波包總能量的減小。(2)基于小波包分析的結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警指標(biāo)能量比偏差ERVD和能量比方差ERVV對(duì)于索力基本不變拉索的損傷識(shí)別效果較差,基于小波包能量譜的拉索損傷識(shí)別指標(biāo)小波包總能量變化率指標(biāo)RES能夠很好地識(shí)別出損傷。結(jié)合RES參數(shù)建立的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,理論上能夠?qū)θ我馑髁�、索長(zhǎng)和損傷程度下的損傷指標(biāo)值進(jìn)行預(yù)測(cè),并在體外預(yù)應(yīng)力加固的拉索損傷識(shí)別中進(jìn)行了應(yīng)用和驗(yàn)證。(3)以索力變化率為損傷指標(biāo)構(gòu)建了適用于大跨度斜拉橋的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,能夠有效地識(shí)別拉索的損傷位置和損傷程度,最大誤差在6%以內(nèi),建立了斜拉橋拉索早期損傷的識(shí)別方法。
【圖文】：

一一展開研宄。因此針對(duì)橋梁不同結(jié)構(gòu)的基本特性和拉索的基本受力特點(diǎn)，選擇其中逡逑的兩種結(jié)構(gòu)形式展開分析——體外預(yù)應(yīng)力加固混凝土橋梁和斜拉橋，如圖１－１所示。逡逑■■逡逑（ａ）體外預(yù)應(yīng)力加固混凝土橋梁邐（ｂ）蘇通長(zhǎng)江大橋逡逑圖１－１兩類索結(jié)構(gòu)逡逑國(guó)際預(yù)應(yīng)力協(xié)會(huì)（ＦＩＰ）邋１９９６年定義體外預(yù)應(yīng)力為預(yù)應(yīng)力筋布置于截面之外的預(yù)逡逑應(yīng)力［５］。國(guó)外己經(jīng)修建了以Ｌｏｎｇ－ｋｅｙ橋?yàn)榇淼娜w外預(yù)應(yīng)力橋梁，國(guó)內(nèi)的大量橋逡逑梁也進(jìn)入了維修加固階段［６］。體外預(yù)應(yīng)力加固由于其施工方便、檢測(cè)維修方便、對(duì)原逡逑結(jié)構(gòu)損傷小、不附加結(jié)構(gòu)重量、束形簡(jiǎn)潔、改善結(jié)構(gòu)的受力性能、減小結(jié)構(gòu)的變形等逡逑優(yōu)點(diǎn)，克服了加固材料應(yīng)用滯后的弊端，，橋梁加固領(lǐng)域被廣泛使用［％８１。體外預(yù)應(yīng)力逡逑加固是一種主動(dòng)的橋梁加固技術(shù)，體外預(yù)應(yīng)力值的大小決定加固以后的橋梁結(jié)構(gòu)剛度，逡逑提高結(jié)構(gòu)的承載能力。在外界環(huán)境中，如果預(yù)應(yīng)力筋發(fā)生嚴(yán)重銹蝕或者斷絲等情況，逡逑將會(huì)直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力下降，使得裂縫寬度超過(guò)規(guī)范要求，影響橋梁的安全與使逡逑１逡逑

一一展開研宄。因此針對(duì)橋梁不同結(jié)構(gòu)的基本特性和拉索的基本受力特點(diǎn)，選擇其中逡逑的兩種結(jié)構(gòu)形式展開分析——體外預(yù)應(yīng)力加固混凝土橋梁和斜拉橋，如圖１－１所示。逡逑■■逡逑（ａ）體外預(yù)應(yīng)力加固混凝土橋梁邐（ｂ）蘇通長(zhǎng)江大橋逡逑圖１－１兩類索結(jié)構(gòu)逡逑國(guó)際預(yù)應(yīng)力協(xié)會(huì)（ＦＩＰ）邋１９９６年定義體外預(yù)應(yīng)力為預(yù)應(yīng)力筋布置于截面之外的預(yù)逡逑應(yīng)力［５］。國(guó)外己經(jīng)修建了以Ｌｏｎｇ－ｋｅｙ橋?yàn)榇淼娜w外預(yù)應(yīng)力橋梁，國(guó)內(nèi)的大量橋逡逑梁也進(jìn)入了維修加固階段［６］。體外預(yù)應(yīng)力加固由于其施工方便、檢測(cè)維修方便、對(duì)原逡逑結(jié)構(gòu)損傷小、不附加結(jié)構(gòu)重量、束形簡(jiǎn)潔、改善結(jié)構(gòu)的受力性能、減小結(jié)構(gòu)的變形等逡逑優(yōu)點(diǎn)，克服了加固材料應(yīng)用滯后的弊端，橋梁加固領(lǐng)域被廣泛使用［％８１。體外預(yù)應(yīng)力逡逑加固是一種主動(dòng)的橋梁加固技術(shù)，體外預(yù)應(yīng)力值的大小決定加固以后的橋梁結(jié)構(gòu)剛度，逡逑提高結(jié)構(gòu)的承載能力。在外界環(huán)境中，如果預(yù)應(yīng)力筋發(fā)生嚴(yán)重銹蝕或者斷絲等情況，逡逑將會(huì)直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力下降，使得裂縫寬度超過(guò)規(guī)范要求，影響橋梁的安全與使逡逑１逡逑
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U448.27;U446

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