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钢-UHPC桥面与SMA铺装钢桥面梁桥模态参数的对比研究
| 论文题名： | 钢-UHPC桥面与SMA铺装钢桥面梁桥模态参数的对比研究 |
| 关键词： | 钢结构桥;组合桥面铺装;模态参数;抗震动力学 |
| 摘要： | 钢-UHPC(Ultra-high Performance Concrete)组合铺装正交异性钢桥面板作为一种新的桥梁结构形式，目前在中国应用越来越多。为了解桥面铺装刚度增大带来的结构整体刚度变化，获得钢-UHPC组合铺装正交异性桥面板钢箱梁桥的模态特征，分析其与传统SMA(Stone Mastic Asphalt)铺装正交异性钢桥面板钢箱梁桥模态特征的区别，为此类桥梁结构抗风和抗震等动力学分析提供结构模态的基本认识，有必要开展相关研究。本文的主要工作和研究内容如下： (1)介绍了钢-UHPC组合铺装这种新型桥面铺装形式和工程应用，以及国内外时域识别方法的发展现状。 (2)阐述了白噪声、脉冲响应函数及频响函数、相关函数、复模态理论等模态分析的基本概念和理论。对两种时域数据预处理方法（随机减量法、自然激励技术）和四种时域模态识别方法（ITD法、复指数法、特征系统实现法、随机子空间法）识别模态参数的过程进行了数学理论上的阐述。并通过MATLAB程序对所述方法进行了实现，通过数值模拟验证了所写程序的正确性。通过加噪讨论了这些识别方法的抗噪性能，结果显示随机子空间法抗噪性能最好，ITD法抗噪性能最差。 (3)采用SHELL63单元建立了佛陈扩建桥东西两幅桥的ANSYS有限元模型，进行了全桥结构动力特性分析，获得了大桥前7阶频率和振型，并对比了东西两幅桥动力特性的差别，结果显示，采用钢-UHPC组合铺装的西幅桥各阶频率均略高于采用传统SMA铺装的东幅桥，但最大差别仅1.26%，也即识别结果基本吻合。 (4)采用基于参考点的环境激励法，在佛陈扩建桥东西两幅桥钢箱梁内分别布置多个测点，进行了分批次测量，选择抗噪性能较好的复指数法、特征系统实现法、随机子空间法分别对佛陈扩建桥东西两幅桥进了模态参数识别，结果表明三种方法识别的频率结果均是西幅桥略大于东幅桥，但最大差别仅3.74%。将三种方法识别结果与有限元对比表明，东西两幅桥的频率及振型与有限元识别结果基本一致，识别结果具有很好的精度。阻尼比识别结果不及频率和振型识别结果理想。 研究表明，钢-UHPC组合铺装和环氧双层SMA铺装对佛陈扩建桥结构整体动力特性影响很小。因此，对与佛陈扩建桥类似跨度的钢箱连续梁桥，相比环氧双层SMA铺装，钢-UHPC组合铺装对桥梁整体刚度的增大可忽略。 |
| 作者： | 刘力 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 祝志文;王甜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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