【摘要】：基于振動的橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)是當(dāng)前橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域中的熱點,其基本原理是損傷會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的自振頻率、振型和模態(tài)阻尼比等參數(shù)發(fā)生改變,通過模態(tài)參數(shù)的改變可識別損傷的位置及程度。其中基于模態(tài)振型曲率變化的損傷識別具有原理簡單、結(jié)果直觀和效率較高的優(yōu)點,但對高空間分辨率振型的需求,中心差分法導(dǎo)致的低抗噪性和難以定量損傷的缺點極大限制了其應(yīng)用范圍。本文利用從移動車輛的動力響應(yīng)中識別的高空間分辨率振型,采用定位-定量兩階段策略識別損傷。首先基于區(qū)域振型曲率差建立了損傷定位指標(biāo),識別出損傷數(shù)量及位置;然后采用有限元模型建立損傷方程組對已經(jīng)定位的損傷區(qū)域進行損傷程度估計;最后通過實驗驗證所提出的損傷識別方法。本文研究內(nèi)容如下:(1)通過理論推導(dǎo)建立了簧上質(zhì)量塊車橋耦合振動有限元模型。采用帶通濾波器和希爾伯特變換,從車輛的動力響應(yīng)中識別橋梁模態(tài)振型,并通過數(shù)值算例研究了不同因素如車速、隨機車流等對振型識別精度的影響。為后續(xù)基于車輛響應(yīng)的梁式橋的損傷識別奠定基礎(chǔ)。(2)充分利用從車輛響應(yīng)識別出的振型具有較高空間分辨率特點,定義區(qū)域振型曲率的概念和相應(yīng)的損傷定位指標(biāo),并將其應(yīng)用于梁式橋損傷定位。數(shù)值算例表明該損傷定位指標(biāo)在單損傷及多損傷工況下的定位效果良好。研究了噪音、路面粗糙等條件下的定位效果。(3)通過損傷定位指標(biāo)確定損傷位置后,利用有限元模型,建立損傷程度與區(qū)域振型曲率改變量之間的關(guān)系,進一步結(jié)合區(qū)域振型曲率實測值,形成損傷方程組,估計損傷程度。數(shù)值算例表明,該損傷方程能有效估計單損傷和雙損傷的程度。(4)制作測試車輛和簡支梁橋的實驗?zāi)Ｐ?通過在測試小車上安裝傳感器獲取其過橋時的加速度響應(yīng),識別橋梁振型。模型實驗對本文提出的損傷識別方法進行了驗證,結(jié)果表明該方法有效。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U446
【圖文】：

材料老化疲勞、損傷不斷積累，性能逐漸劣化，給橋梁結(jié)構(gòu)的安全運營帶來巨大逡逑的隱患。我國近年來發(fā)生了多起橋梁坍塌事故，造成了巨大經(jīng)濟損失。如２００９年逡逑６月２９日，黑龍江省鐵力市西大橋因年久失修發(fā)生坍塌，導(dǎo)致４人死亡，如圖１．１逡逑（ａ）。２０１１年７月１４日福建武夷山公館大橋因吊桿內(nèi)部銹蝕發(fā)生垮塌事故，當(dāng)場逡逑造成１人死亡，２２人受傷，如圖１．１邋（ｂ）。２０１１年７月１５日，杭州錢江三橋引橋逡逑部分橋面突然塌落，一輛重型半掛車從橋面墜落，將下閘道砸塌，如圖１．１邋（ｃ）。逡逑事故發(fā)生前，浙江省交通廳已經(jīng)發(fā)現(xiàn)橋梁存在裂縫并計劃進行交通封鎖維修。２０１３逡逑年７月９日四川省青蓮鎮(zhèn)盤江大橋因重大病害被持續(xù)暴雨引起的洪水沖垮，如圖逡逑１．１邋（ｄ）所示。逡逑（ａ）黑龍江省鐵力市西大橋邐（ｂ）福建武夷山公館大橋逡逑１逡逑

基于模態(tài)振型曲率變化的損傷識別方法具有原理簡單、結(jié)果直觀和效率較高逡逑的優(yōu)點，但該方法要求振型數(shù)據(jù)具有較高的空間分辨率，這將大大限制其應(yīng)用。逡逑如圖１．２所示，傳統(tǒng)獲取模態(tài)振型的方式是在橋梁結(jié)構(gòu)上安裝一定數(shù)量的傳感器。逡逑為了獲得空間分辨率較高的振型，必須在橋梁上密集布置傳感器。這不僅增加了逡逑測試過程中的設(shè)備數(shù)量和工作量，還增加了試驗?zāi)B(tài)分析中數(shù)據(jù)處理的難度。鑒逡逑于此，利用車輛動力響應(yīng)的間接法引起了領(lǐng)域內(nèi)眾多學(xué)者的興趣。間接法中，將逡逑傳感器安裝在橋梁上的移動車輛上，測得車輛的動力響應(yīng)，再通過信號處理方法逡逑提取橋梁的振型，如圖１．３所示。該方法充分利用理論上車輛可以沿車道線駛過橋逡逑面所有位置的特點來獲得空間分辨率較高的振型。提取振型的過程僅需要一個傳逡逑感器，測試過程也非常簡便。逡逑？邋Ｓｅ隨逡逑★邐．．．．．．＿．．．．．邋１：：，＂邋＞．．．．．．．．＇］ｉ＊邋Ｊ．邐？．．．．．－—，一＿一V．

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 向志海;戴曉瑋;張堯;陸秋海;;敲擊掃描式梁式結(jié)構(gòu)損傷檢測方法[J];固體力學(xué)學(xué)報;2011年S1期

2 朱宏平;余t

本文編號：2718520