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基于结构动力特性的悬索桥损伤识别方法研究
| 论文题名： | 基于结构动力特性的悬索桥损伤识别方法研究 |
| 关键词： | 悬索桥;动力特性;损伤识别;小波分析;结构损伤 |
| 摘要： | 地锚式悬索桥作为跨度超过千米的大跨度桥梁的首选桥型，往往起着跨越巨大障碍、方便社会交通的重要作用，有时甚至关乎国家和社会的稳定，且大跨度悬索桥的施工技术复杂、造价高。对于整体特征表现为柔性的大跨度悬索桥，其动力响应对结构安全和稳定性的影响比静力响应要显著的多。故利用悬索桥动力特性参数进行结构损伤识别的研究具有重要的理论意义和广泛的实用价值。 论文从常用于结构动力分析的模态分析方法入手，介绍了模态分析的理论;对用于损伤识别的损伤指标构造以及小波分析用于损伤识别的原理进行了详细的阐述。 论文依托工程青草背长江大桥为一主跨为788米的大跨径地锚式悬索桥。考虑到地锚式悬索桥的加劲梁刚度通常比主缆和主塔的刚度低，因此本文重点对加劲梁的损伤识别进行研究。首先，使用桥梁设计通用软件Midas Civil对依托工程建立仿真有限元分析模型，进行动力特性分析，提取加劲梁前10阶模态的频率值;同时，使用数据处理软件matlab对连续监测1小时的加劲梁实测动力特性数据进行频谱分析;通过对比频谱分析与有限元计算结果发现桥梁的运营状况良好，不存在明显的损伤。 然后，使用Midas Civil对依托工程建立加劲梁施加模拟损伤的仿真有限元分析模型，进行动力特性分析，提取加劲梁前10阶模态的频率值、振型值，利用中心差分公式近似计算曲率值，构造模态频率差、模态振型差、曲率模态差指标用于损伤识别，研究各指标对损伤识别的敏感程度高低、对损伤定位的准确程度和与损伤程度之间的对应关系;分析结果表明，三项指标均可识别损伤且均与损伤程度呈正向关系，模态频率差指标无法定位损伤，模态振型差指标存在损伤位置误判的可能，曲率模态差指标可准确的定位损伤。 最后，使用小波分析中的Guass2小波基函数对损伤后的振型和曲率有限元数据进行处理，实现在无原始无损伤数据的情况下进行损伤识别和定位的工作。 |
| 作者： | 李维 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 巫祖烈 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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