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原文传递拱桥损伤识别技术的研究

论文题名：	拱桥损伤识别技术的研究
关键词：	钢管混凝土拱桥;结构健康监测;损伤识别技术;吊杆内力识别方法
摘要：	在我国，拱桥一直倍受桥梁工程师的青睐，得到了迅速发展。目前也正向更大跨径方向发展，应用区域和范围也在进一步扩大。但由于结构的自然老化、车辆荷载的增加、养护维修的欠缺，桥梁结构不可避免地会产生各种结构损伤，严重威胁着拱桥服役安全。因此，如何寻找一种有效识别拱桥损伤状态的方法显得十分必要。结构健康监测技术是保障大型桥梁服役安全的有效手段之一，而结构损伤识别则成为结构健康监测中的一项关键技术，是近年来土木工程领域研究的热点和前沿问题。　　本论文以钢管混凝土拱桥为主要研究对象，分别对拱结构损伤识别方法和吊杆内力识别方法进行了研究，发展了基于广义应变能密度对拱结构进行损伤识别的新方法，分析了不同损伤情况下拱的位移模态、曲率模态、应变模态以及广义应变能密度的变化规律。然后对短索的判断指标进行了探讨，为吊杆索力识别提供了一个较为简化的方法。　　本文的主要研究内容包括：　　首先，对桥梁结构的损伤识别方法进行了阐述，总结了国内外桥梁损伤识别方法发展现状与动向。　　其次，阐述了位移模态和应变模态识别理论，分析了位移模态与应变模态之间的关系，推导出拱中面径向位移与表面切向应变的关系。　　第三，基于应变模态理论，将广义应变能密度的概念首次应用于拱的损伤识别研究中，包括拱的损伤位置和拱损伤程度。以某拱桥主拱结构为模型，通过ANSYS有限元分析软件进行模态分析，获得损伤前后的频率、位移模态、曲率模态、应变模态结果，比较损伤前后广义应变能密度的变化并加以分析，可知此方法比位移模态及应变模态振型识别损伤的精度更高，验证基于广义应变能密度的损伤识别方法的可行性及准确性。　　最后，对吊杆索力识别技术进行研究。以振动法测试计算索力为基础，考虑吊杆的抗弯刚度，并将其边界条件考虑为简支情况，提出短索判断指标，并通过实际工程应用验证了此方法的实际操作性，简化了计算，也减小传统方法的误差。
作者：	李乐
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	陈少峰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文