原文传递
基于转角的桥梁结构健康监测与状态评估
| 论文题名： | 基于转角的桥梁结构健康监测与状态评估 |
| 关键词： | 桥梁结构;挠度监测;承载力评估;转角响应 |
| 摘要： | 近年来，桥梁损坏、倒塌事故频发。为保证在役桥梁的安全运行，对桥梁结构进行健康监测意义重大。虽然对桥梁结构健康监测技术的研究已历经几十年的发展，但是基于转角测量技术的倾角仪法作为桥梁结构健康监测的新方法，对其研究还不是很充分。因此，本文从倾角仪获得的转角数据出发，进一步探讨其在桥梁挠度监测与承载力评估中的应用，同时研究基于转角响应的转角模态分析理论在结构模态参数识别、损伤识别和动挠度计算中的应用。具体地，本文主要研究内容如下: (1)经过广泛的文献调研，总结了多种目前已有的桥梁挠度测量的方法，分析了每种方法的优缺点。在此基础上，结合桥梁变形理论，介绍了一种挠度测量的间接方法——倾角仪法，并重点研究了基于转角数据的多种挠度拟合算法，包括:基于最小二乘原理的分跨拟合法、三次样条插值法、有理三次样条插值法以及积分法。通过ANSYS有限元软件对简支梁和连续梁在静载、移动荷载的响应进行了数值模拟，比较、分析了以上各种算法的精度、计算速度以及相应的测点布置方案。进行了室内简支梁和连续梁动、静荷载实验，通过实测截面转角数据和挠度验证了上述挠度拟合算法的正确性。 (2)根据模态分析理论，总结了现有的位移模态、应变模态、曲率模态以及长标距应变模态的原理和方法。在此基础上，根据连续体的振动微分方程，建立了转角响应的模态模型，给出了转角频响函数的表达式和转角振型正交的关系式，并介绍了基于转角模态分析理论的损伤识别方法，包括模态曲率法、转角模态差分法、长标距应变模态法。通过对简支梁、连续梁在随机荷载下的响应进行ANSYS数值模拟，用频谱分析方法识别了转角模态参数，验证了转角模态分析理论的正确性。人为的引入多级损伤，研究了转角模态在损伤识别的应用。 (3)通过ANSYS有限元软件模拟了简支梁、连续梁在随机荷载下的转角响应，研究了模态矩阵法在结构动位移计算方面的应用。模拟发现，利用前三阶模态矩阵可较好的得到结构的动位移时程，在理论上证明了转角模态矩阵法可应用于结构的动挠度监测。 (4)简要介绍了旧桥承载力评估的基本方法，给出了基于荷载试验的承载力检算系数Z2的选取方法。利用倾角仪法得到的测点位移对实验室一简支梁进行了承载力评估。 |
| 作者： | 葛李强 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 万春风 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
