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原文传递基于加权倾角影响线曲率的梁桥损伤识别

论文题名：	基于加权倾角影响线曲率的梁桥损伤识别
关键词：	梁桥;结构损伤识别;倾角影响线;曲率指标
摘要：	基于影响线的桥梁结构损伤识别是基于静力参数的损伤识别方法中比较特殊的一类方法，其特点在于需要一移动荷载贯穿整个桥梁进行加载，其优势在于无需沿桥梁的纵向布置大量的传感器进行采集而仅需采集测点处的位移响应信息，是一种全局性的损伤识别方法。在基于影响线信息的损伤识别领域，一般利用桥梁结构的挠度、支反力、应变、倾角等参量建立相应的损伤识别指标，大量学者对基于上述参数的影响线的损伤识别方法进行了理论研究、数值模拟、试验验证，建立了一系列损伤识别方法并取得了较好的识别结果。但是，从现阶段损伤识别方法的识别效果来看，仍然存在一些缺陷问题。目前，大多数的损伤定位指标需要结构损伤前的参数信息；损伤定位方面存在损伤漏判的问题；大多数学者们仅建立了损伤定位方法却忽略了对损伤定量方面的研究。针对现阶段存在的问题，本文基于桥梁的倾角影响线信息，利用曲率对损伤敏感性的特点，建立一种新的损伤识别方法—加权倾角影响线曲率指标，并提出了相应的损伤定量的识别方法，针对工程中的简支桥梁、连续梁桥展开损伤识别研究，本文的主要工作如下: 　　1.针对工程中分布最广泛的简支桥梁模型，利用结构位移计算理论推导了存在局部损伤状态的简支梁的倾角影响线的解析式，定义了加权倾角影响线的概念，通过将简支梁两端支座测点处的倾角影响线赋予相应的权值，叠加后求二阶导数，发现指标值仅在损伤处函数产生峰值。基于等间距离散点的影响线信息，结合中心差分法近似求解曲率的方法，建立了加权倾角影响线曲率损伤定位指标。利用单元损伤程度与节点损伤程度的关系，结合损伤单元与未损伤单元曲率之间的关系，建立了相应的损伤程度的计算公式。　　2.通过一简支梁进行数值模拟，对单点损伤和多点损伤分别设置了多种损伤工况考察指标的识别效果。以简支梁数值模型为例，分析了指标对不同损伤位置的敏感性；考察了指标对加载点间部分损伤的识别效果；研究了结构初始刚度不确定因素对指标损伤识别的影响；分析了测量误差对指标损伤识别的影响。　　3.以两跨连续梁为例，根据材料力学弯矩、刚度、曲率之间的关系，绘制了两跨连续梁支座测点处的倾角影响线的曲率图形，由此建立了两跨连续梁各跨加权影响线权值的求解方法。通过一两跨连续梁数值模型，对单点损伤和多点损伤分别设置了多种损伤工况考察加权倾角影响线曲率指标的损伤识别效果；通过对实际工程背景下的三跨连续梁进行数值模拟，设置了多种损伤工况考察指标对中小跨径连续梁的广泛实用性。　　4.通过实体单元有限元建模模拟钢筋混凝土简支梁，设置单点和多点损伤三种损伤工况，提出实体单元梁结构集中加载方法以及转角响应值的近似计算方法，并提出了工程桥梁结构中建议的加载方式，利用加权倾角影响线进行损伤识别考察本文建立损伤定位和损伤定量指标的有效性。之后设计一室内的钢质扁梁静力试验，设置了三种损伤工况进一步考察指标的适用性。
作者：	袁雪松
专业：	土木工程
导师：	赵丽洁;任爱国
授予学位：	硕士
授予学位单位：	河北工程大学
学位年度：	2022