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桥梁结构损伤识别若干方法的比较研究
| 论文题名： | 桥梁结构损伤识别若干方法的比较研究 |
| 关键词： | 桥梁结构;损伤识别理论;模态参数;安全性评价 |
| 摘要： | 利用结构静力响应数据对桥梁进行损伤识别和安全性评价，在工程中得到了广泛应用。利用桥梁动力特性变化进行损伤识别作为一类更简便快捷的方法，近年来受到国内外学者的重视，开展了不少卓有成效的研究。本文主要针对桥梁结构，建立四座不同类型的有限元桥梁模型。分别从基于结构静力位移响应的损伤识别理论、基于动态频率变化的损伤识别理论、基于残余力向量的损伤识别理论、基于动静数据相结合的损伤识别理论、基于模态参数灵敏度的损伤识别理论以及引进柔度差值斜率的模态参数灵敏度两阶段法等共六类识别方法出发，对这些方法在不同桥梁结构中的识别效果和适用范围进行了比较研究。具体内容如下： ①推导了基于静力位移响应的结构损伤识别理论。 ②推导了基于结构动态频率改变的损伤识别理论。 ③推导了基于残余力向量的结构损伤识别理论。 ④推导了基于模态参数灵敏度的损伤识别理论。分别采用一阶灵敏度方程解析解和二阶灵敏度方程解析解作为初值，构建出一阶迭代算法和混合迭代算法。经四类桥型检验，混合迭代算法由于考虑了泰勒级数展开二阶项，具有迭代精度高、收敛稳定、速度快的优点。 ⑤提出了基于动静数据相结合的损伤识别理论。该方法由于结合了结构的静力响应信息和动态信息，因此更能全面的反应结构的内部信息。共分为三类结合法，分别是静力频率结合、静力残余力结合和静力频率残余力结合。其中，静力频率结合法可以显著修正单独使用静力法或频率法的不足，尤其对频率法在对称结构中识别失效的修正能力显著。静力残余力结合和静力频率残余力结合具有优秀的抗噪能力。比之于单独使用残余力向量法，在噪声峰值和均值上降幅显著。 ⑥采用了引入柔度差值斜率的模态参数灵敏度两阶段法对斜拉桥拉索进行损伤识别分析。该法第一阶段采用柔度差值斜率对损伤位置进行定位，第二阶段采用模态参数灵敏度法进行迭代求解损伤程度。由于去除了非损伤位置的计算信息，使得损伤求解矩阵大为精简，提高了迭代速度，减少了迭代次数。 ⑦采用Ansys12.0中的Link10单元建立一座空间钢桁架桥，Beam44单元建立一座双室箱梁桥，Beam44与 Link10单元建立一座中承式系杆拱桥和一座单塔单索面斜拉桥，并采集各工况下的静力响应数据和模态数据。通过 matlab编写损伤识别程序，比较各种损伤识别方法的准确性和适用性。 |
| 作者： | 白居 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 杨佑发 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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