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基于残余力向量法的高桩码头基桩损伤诊断研究
| 论文题名： | 基于残余力向量法的高桩码头基桩损伤诊断研究 |
| 关键词： | 髙桩码头基桩;随机子空间;模态识别;残余力向量法;损伤诊断 |
| 摘要： | 在港口码头工程中,高桩码头是主要的应用结构型式之一,在船舶停靠码头时的撞击力、岸坡的变形变位、使用荷载等一些外荷载的作用下,髙桩码头基桩出现损伤的问题普遍存在。髙桩码头基桩对髙桩码头的安全性以及稳定性起着很重要的作用,它是支撑髙桩码头上部结构的主要受力构件。从查阅的相关文献来看,对于有上部结构的髙桩码头基桩损伤诊断研究,目前国内外的研究成果还很少,甚至还没有提出一种实用可行的诊断方法。因此,基于动力的高桩码头基桩损伤诊断是一个新的值得研究的方向。本文运用物理模型模态试验和有限元数值模拟技术,以天津港某高桩码头结构段为基础,开展基于随机子空间法(SSI)的高桩码头模态识别和基于残余力向量法的高桩码头基桩理论方法研究。本文主要研究内容和成果如下: 一、对髙桩码头基桩的损伤诊断方法进行了综述,介绍了几种可能应用于高桩码头基桩的损伤诊断方法,分析了基于动力的结构损伤诊断技术现状及其局限性,并对该领域的研究进行了展望。 二、依据天津港某泊位结构段的物理模型,建立基于Ansys的有限元数学模型,对模型进行模态分析,获取模型基本模态参数(频率、振型)。并对髙桩码头物理模型进行了模态试验研究,将有限元模型提取的模态参数与基于随机子空间法(SSI)的模态识别程序计算出物理模型的模态参数进行了对比。分析结果表明:两种方法得到的模态参数比较接近,误差较小,证明建立有限元模型的方法是准确可靠的。 三、根据振动微分方程详细推导了残余力向量的表达式,并定义残余力向量为结构的损伤指标。以一单桩为研究对象,通过数值模拟,实现了对单桩的损伤位置的诊断,证明了残余力向量法的可靠性。通过建立一高桩码头排架有限元模型,运用残余力向量法对髙桩码头排架基桩进行在多种工况下的损伤诊断数值模拟,模拟结果表明:基于残余力向量的髙桩码头排架基桩损伤诊断是可行的,从而为以后在实际工程中的髙桩码头基桩的损伤诊断提供科学依据。 |
| 作者： | 张干 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 赵冲久 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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