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基于子结构模态综合法识别桥面板柔度的理论和试验研究
| 论文题名： | 基于子结构模态综合法识别桥面板柔度的理论和试验研究 |
| 关键词： | 钢-混凝土桥面板;负载性能;结构损伤;模态柔度;有限元模型 |
| 摘要： | 钢-混凝土组合结构是桥梁结构中的一种常见形式，对其进行结构识别研究有着重要的意义。本文在总结之前研究成果的基础上，对一块实验室钢-混凝土组合桥面板和一座钢-混凝土组合结构桥梁进行静动载试验及子结构模态柔度识别研究。具体研究内容如下： (1)在理论上总结了两种模态柔度计算方法，提出两种模态识别方法在本质上进行模态柔度的求解是一致的。利用两种方法相互转化的特点，可以得到结构的质量归一振型。同时，提出了利用分片测试获取结构整体模态柔度的理论。其过程是对子结构质量归一振型进行拼接得到扩充的整体振型，再利用拼接的振型计算结构的整体柔度矩阵。 (2)对一混凝土板有限元模型和一实验室钢-混凝土组合板进行脉冲锤击测试实验，表明单点输入单点输出(SISO)，单点输入多点输出(SIMO)和多点输入多点输出(MIMO)等方法均能较为准确地获取模态柔度系数，并能通过子结构振型拼接的方法获得与静力方法相差很小的模态柔度矩阵。通过对一座实际桥梁的脉冲锤击法分片测试，验证了该方法在实际运用的可行性。同时，进行了随机振动测试下的振型质量归一研究。通过有限元数值试验和实验室的随机振动试验表明，基于集中质量矩阵假设，可以利用随机振动测试获取结构的模态柔度，其结果比实际结构要柔。 (3)基于模态柔度方法进行结构损伤识别研究。首先，设计了支座刚度变化、连接件损伤和横向支撑破坏这三种损伤工况用来模拟实际桥梁结构可能出现的损伤状况。通过对比结构损伤前后的模态柔度位移信息，成功实现了组合板的损伤识别。结果表明模态柔度是极好的损伤指标，其对损伤的敏感程度比频率和振型大得多。其次，通过静力加载造成试验板的静力损伤，并利用模态柔度方法成功地识别出静力损伤的位置和损伤程度。 (4)基于Strand7有限元软件和Matlab应用程序的API交互访问技术对钢-混凝土组合板结构进行有限元模型修正。首先，比较了三种不同建模方式的钢-混凝土有限元模型，结果表明壳-实体模型能够很好地反映出组合结构的真实静动力性能。然后，基于静动力数据对基准模型的物理参数进行灵敏度分析，选取灵敏度高的4个参数进行多参数模型校验。最后，基于获得的静动力试验数据和Strand7模型分析结果，通过引入Teughels损伤函数识别出了试验板的刚度退化分布。 |
| 作者： | 蒋运忠 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 周云;易伟建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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