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梁式结构应变模态识别方法及应用
| 论文题名： | 梁式结构应变模态识别方法及应用 |
| 关键词： | 桥梁工程;梁式结构;应变模态;识别方法;动应变;动挠度 |
| 摘要： | 应变模态是桥梁结构健康监测的关键性参数，它能够反映出结构各部位的应变大小和应力分布状态，它是结构进行强度设计和疲劳寿命估计的关键指标。相较于位移模态而言，应变模态对于结构损伤更为敏感。然而，常用的应变模态识别方法通常是基于位移与应变的转换关系，在现有研究中缺少一种根据实测应变数据直接求解结构应变模态的方法。因此，建立一种基于实测应变数据的结构动力学参数识别方法，有效的识别出结构的应变模态，进而建立结构的应力应变预测响应模型，具有较大的理论意义和工程实用价值。 针对梁式桥梁结构，本文提出了一种基于实测动应变数据的应变模态识别方法。由于模态坐标的互相关函数矩阵是一个对角矩阵，同时实测动应变数据的互相关函数矩阵同样可对角化，通过求解实测应变的互相关函数矩阵的特征值，经理论推导可得出的相应的应变模态振型。论文分别对简支梁、连续梁在脉冲激励作用下的应变模态识别进行了数值模拟，同时还进行了实验简支梁锤击激励试验，验证了所提方法的有效性。 对于梁式桥梁结构而言，挠度是桥梁监测的重要参数之一。本文在通过实测应变数据识别桥梁结构应变模态的基础上，进一步研究了基于应变模态的桥梁动挠度识别方法和理论。通过应变-位移转换关系求解出结构的位移模态振型，根据已有的动应变数据和应变模态振型计算出相应的位移模态坐标，最后利用模态叠加原理计算得到梁式结构的实时挠曲线，从而实现对动挠度的识别。为验证方法的有效性和准确性，本文通过有限元方法分别对简支梁和连续梁结构在激励荷载作用下的状况进行了模拟验证，同时考虑了噪声作用对于识别结果的影响，数值结果表明基于应变模态的动挠度识别方法能够有效的识别梁式桥梁结构的动挠度。 |
| 作者： | 黄春阳 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王佐才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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