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基于瞬态动力学的刚性系杆拱桥吊杆损伤识别
| 论文题名： | 基于瞬态动力学的刚性系杆拱桥吊杆损伤识别 |
| 关键词： | 系杆拱桥;吊杆损伤;桥梁检测;损伤识别;瞬态动力学 |
| 摘要： | 刚性系杆拱桥是拉索体系桥梁中的一种重要形式，其跨径一般为50～150米之间，数量众多。刚性系杆拱桥的吊杆形式比较多样，部分桥梁采用水泥砂浆填充的外套钢管的钢丝束，很难通过常规方法进行检测，但作为吊杆而言，其受拉概率较高，其损伤识别方法的研究非常重要。本文主要研究基于瞬态动力学的刚性系杆拱桥吊杆的损伤识别方法。通过频带相对能量累积变化率指标来分析损伤前后加速度信号，利用概率统计的方法判断刚性系杆拱桥吊杆损伤的位置。本研究主要内容包括： ①从小波包能量谱出发，定义加速度信号经小波包分解后各频带上信号能量与信号总能量之比为频带相对能量，提出损伤前后结构动力响应各频带相对能量之差的绝对值与损伤前频带相对能量之比为频带相对能量变化率，最终定义所有频带相对能量变化率的总和为小波包频带能量累积变化率，并以之作为结构损伤的判别指标，以所有测点频带能量累积变化率经统计得到的置信区间上限为判别依据，一旦当某测点的指标超过经统计得到的置信区间上限时，可以判断出该点对应位置存在损伤。 ②提出以小波包频带能量比累积变化率为判别指标，以冲击荷载为动荷载激振的瞬态动力学方法。通过数值模拟验证了该方法在刚性系杆拱桥吊杆损伤的识别上具有可行性。 ③通过对刚性系杆拱桥动力计算模型与实际桥梁结构的差异性影响的分析，即计算模型粗糙性的影响。经过分析可见，采用本文所提出的方法进行刚性系杆拱桥吊杆损伤识别时，计算模型的粗糙性的影响较小，不足以影响到损伤识别结果，对于以检测为目的的测试，桥梁损伤前结构的动力响应无从得到，粗糙性分析为以理论模型的有限元分析结果替代损伤前实桥测试信号提供了可行性依据。 ④通过从理论和数值模拟两个方面论证了动荷载形式相同而荷载幅值不同对检测结果没有影响，并提出了以冲击荷载作为激励荷载的试验加载方法，利用冲击荷载加载方法简单且容易控制的特点，较好地解决了实际桥梁多次动测试验动荷载无法一致的问题。 ⑤在实验室进行了有机玻璃模型损伤前后的瞬态动力学加载试验，通过对动力加速度信号的采集与分析，验证了本文所研究的刚性系杆拱桥吊杆损伤识别检测方法的可行性。 |
| 作者： | 袁波波 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 邹毅松;王银辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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