本文關(guān)鍵詞：基于結(jié)構(gòu)動力特性的懸索橋損傷識別方法研究

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【摘要】：地錨式懸索橋作為跨度超過千米的大跨度橋梁的首選橋型,往往起著跨越巨大障礙、方便社會交通的重要作用,有時甚至關(guān)乎國家和社會的穩(wěn)定,且大跨度懸索橋的施工技術(shù)復(fù)雜、造價高。對于整體特征表現(xiàn)為柔性的大跨度懸索橋,其動力響應(yīng)對結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定性的影響比靜力響應(yīng)要顯著的多。故利用懸索橋動力特性參數(shù)進行結(jié)構(gòu)損傷識別的研究具有重要的理論意義和廣泛的實用價值。論文從常用于結(jié)構(gòu)動力分析的模態(tài)分析方法入手,介紹了模態(tài)分析的理論;對用于損傷識別的損傷指標構(gòu)造以及小波分析用于損傷識別的原理進行了詳細的闡述。論文依托工程青草背長江大橋為一主跨為788米的大跨徑地錨式懸索橋。考慮到地錨式懸索橋的加勁梁剛度通常比主纜和主塔的剛度低,因此本文重點對加勁梁的損傷識別進行研究。首先,使用橋梁設(shè)計通用軟件Midas Civil對依托工程建立仿真有限元分析模型,進行動力特性分析,提取加勁梁前10階模態(tài)的頻率值;同時,使用數(shù)據(jù)處理軟件matlab對連續(xù)監(jiān)測1小時的加勁梁實測動力特性數(shù)據(jù)進行頻譜分析;通過對比頻譜分析與有限元計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)橋梁的運營狀況良好,不存在明顯的損傷。然后,使用Midas Civil對依托工程建立加勁梁施加模擬損傷的仿真有限元分析模型,進行動力特性分析,提取加勁梁前10階模態(tài)的頻率值、振型值,利用中心差分公式近似計算曲率值,構(gòu)造模態(tài)頻率差、模態(tài)振型差、曲率模態(tài)差指標用于損傷識別,研究各指標對損傷識別的敏感程度高低、對損傷定位的準確程度和與損傷程度之間的對應(yīng)關(guān)系;分析結(jié)果表明,三項指標均可識別損傷且均與損傷程度呈正向關(guān)系,模態(tài)頻率差指標無法定位損傷,模態(tài)振型差指標存在損傷位置誤判的可能,曲率模態(tài)差指標可準確的定位損傷。最后,使用小波分析中的Guass2小波基函數(shù)對損傷后的振型和曲率有限元數(shù)據(jù)進行處理,實現(xiàn)在無原始無損傷數(shù)據(jù)的情況下進行損傷識別和定位的工作。
【關(guān)鍵詞】：地錨式懸索橋 動力特性 Midas Civil 損傷識別指標 小波分析
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U446;U448.25
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 橋梁健康監(jiān)測概述9-15
• 1.1.1 健康監(jiān)測的概念9
• 1.1.2 健康監(jiān)測的意義9-10
• 1.1.3 健康監(jiān)測系統(tǒng)的組成及主要內(nèi)容10-15
• 1.2 地錨式懸索橋動力特性的監(jiān)測15-19
• 1.2.1 研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢15-19
• 1.2.2 不足之處19
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容19-20
• 1.3.1 選題背景19
• 1.3.2 本文的主要研究內(nèi)容和方法19-20
• 第二章 模態(tài)分析理論20-28
• 2.1 模態(tài)分析方法概述20-23
• 2.1.1 模態(tài)分析的概念20-21
• 2.1.2 模態(tài)分析的應(yīng)用21-22
• 2.1.3 模態(tài)參數(shù)識別的基本方法22-23
• 2.2 基于模態(tài)分析的損傷識別方法概述23-27
• 2.2.1 模態(tài)分析用于損傷識別的基本原理23-24
• 2.2.2 損傷識別方法簡述24-26
• 2.2.3 常用損傷識別指標26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第三章 基于模態(tài)分析的懸索橋損傷識別28-73
• 3.1 青草背長江大橋工程概況28-33
• 3.1.1 工程概況28-29
• 3.1.2 設(shè)計標準29
• 3.1.3 有限元模型的建立29-31
• 3.1.4 青草背長江大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)概述31-33
• 3.2 青草背長江大橋?qū)崪y動力數(shù)據(jù)分析33-35
• 3.3 基于固有頻率的分析結(jié)果35-47
• 3.3.1 工況劃分35-36
• 3.3.2 單損傷分析結(jié)果36-42
• 3.3.3 多損傷分析結(jié)果42-46
• 3.3.4 結(jié)論46-47
• 3.4 基于振型差的分析結(jié)果47-60
• 3.4.1 工況劃分48
• 3.4.2 單損傷分析結(jié)果48-54
• 3.4.3 多損傷分析結(jié)果54-59
• 3.4.4 結(jié)論59-60
• 3.5 基于曲率模態(tài)的分析結(jié)果60-71
• 3.5.1 工況劃分61
• 3.5.2 單損傷分析結(jié)果61-66
• 3.5.3 多損傷分析結(jié)果66-70
• 3.5.4 結(jié)論70-71
• 3.6 本章小結(jié)71-73
• 第四章 基于模態(tài)參數(shù)小波分析的懸索橋損傷識別73-90
• 4.1 小波分析方法理論簡述73-74
• 4.1.1 小波變換進行損傷識別的原理73
• 4.1.2 小波基函數(shù)的選取73-74
• 4.2 基于振型小波變換的損傷識別方法74-83
• 4.2.1 工況劃分74
• 4.2.2 單損傷分析結(jié)果74-82
• 4.2.3 多損傷分析結(jié)果82-83
• 4.2.4 小結(jié)83
• 4.3 基于曲率小波變換的損傷識別方法83-88
• 4.3.1 單損傷分析結(jié)果84-86
• 4.3.2 多損傷分析結(jié)果86-88
• 4.3.3 小結(jié)88
• 4.4 本章小結(jié)88-90
• 第五章 結(jié)論與展望90-92
• 5.1 結(jié)論90-91
• 5.2 展望91-92
• 致謝92-93
• 參考文獻93-96
• 在學期間發(fā)表的論文著作及取得的成果96

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本文編號：877474