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基于柔度系数的桥梁结构损伤识别研究
| 论文题名： | 基于柔度系数的桥梁结构损伤识别研究 |
| 关键词： | 桥梁结构;柔度系数;损伤识别;剩余承载力;健康监测 |
| 摘要： | 桥梁作为道路交通网的枢纽，占据着重要地位。桥梁在运营过程中受到材料老化、荷载效应和恶劣环境等多种不利因素的影响，会引起不同程度的损伤。随着损伤的积累，桥梁结构存在着巨大的安全隐患，对人民生命财产与社会稳定构成严重威胁。因此如何通过健康监测系统，准确有效的对桥梁结构整体损伤程度进行识别，进而与剩余承载力建立联系，探索找到一种实用、有效、准确的损伤识别和剩余承载力的评估方法具有重大意义。 本文以模型梁和实际桥梁工程为对象，运用结构动力学原理、非线性有限元理论、矩阵理论、实桥现场试验等研究手段，完成了以下的研究工作： 1、总结国内外结构损伤研究现状和发展趋势，系统分析了用于桥梁结构损伤识别的方法。比较各种损伤识别方法的优缺点、应用范围等，为进一步的研究桥梁结构损伤识别和承载力评估提供了理论基础。 2、以结构损伤前后整体柔度系数的变化率来定义结构整体损伤系数。并以二维简支梁为研究对象，分析了结构质量分布、损伤位置、模态阶数及测点数目等不确定因素对结构整体柔度系数的影响。 3、以6米钢筋混凝土梁为对象，利用非线性大型有限元软件ADINA进行了钢筋混凝土梁从完好到破坏全过程非线性有限元分析。选取了钢筋混凝土梁7种模拟损伤工况，利用ADINA的重启动功能（RESTART）获得各个损伤工况下的模态参数，并以此构建柔度矩阵、计算结构整体柔度系数和结构整体损伤系数，同时可以得到7种损伤工况的结构剩余承载力。验证了该方法的可行性、有效性及准确性。 4、对钢筋混凝土实桥进行了基于环境激励下的模态试验，利用MATLAB软件对模态试验结果进行了质量归一化处理，得到了实桥质量归一化的各阶频率和振型。进而得到了反映此时实桥性状的整体柔度系数。 5、利用非线性大型有限元软件ADINA，建立了钢筋混凝土实桥的精细有限元模型，并定义为基准有限元模型。通过模拟不同的损伤工况，计算得到了实桥整体损伤系数与承载力之间的关系曲线图。由此关系曲线图即可查到该实桥检测时的整体损伤系数和剩余承载力。因此可对桥梁进行监测。为桥梁维修加固提供理论依据。 |
| 作者： | 刘庆 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 杜青 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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