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刚架拱桥病害的动力检测方法初探
| 论文题名： | 刚架拱桥病害的动力检测方法初探 |
| 关键词： | 刚架拱桥;损伤识别;动力特性;模态应变能分解法;柔度矩阵 |
| 摘要： | 该文以广东省德庆龙母大桥为工程背景,所进行的分析研究工作主要从以下几个方面入手:首先,从使用多种计算方法对刚架拱桥的拱顶和拱脚处的荷载横向分布情况分析比较,和对全桥平面内的动力特性方面来全面探讨刚架拱桥有限元模型的建立.接着研究单片刚架拱片损伤识别及损伤程度评做的可行性,然后将各片拱片的损伤情况组合起来,最后得到全桥的损伤情况.为了对龙母桥的健康状况进行全面的分析评估,从而对其加固方案提供合理建议和对加固后的效果作出评估,以及为损伤识别和结构健康监测桥梁提供所需要的试验数据,在对该桥(包括左右两幅)加固前后,进行了动静载试验共五次.测试的内容包括裂缝观测、测试静载作用下的应变、挠度,及测试动力响应(如动挠度、冲击系数)及自振特性(如自振频率、阻尼比、振型)等.接着,该文应用结构单元模态应变能特性的损伤诊断方法,来识别刚架拱桥的损伤情况.该方法是将结构单元的模态应变能分解为拉压模态应变能和弯曲模态应变能,并定义了两个损伤诊断指标.用该方法对龙母大桥刚架拱建立两种不同的模型进行比较分析,鉴定出在大节点处使用刚臂单元来处理的建模方式更适用于该方法.通过比较使用模态应变能分解法得到的平面内刚架拱桥前五阶模态的识别结果,从而确定第二阶模态比较适用于该方法.该文还对刚架拱片上所有构件上的部分损伤单元使用单元拉压模压模态应变能指标(CMSECR)和弯曲模态应变能(FMSECR)指标来识别,及对同一单元不同损伤程度进行分析比较.最后使用该方法评估多个单元同时有损伤的情况,从而得出该方法比较适用于对刚架拱桥初步损伤定位的结论.最后,该文还使用基于振动损伤定位的柔度矩阵法来识别刚架拱桥的损伤位置与损伤程度.由于柔度矩阵和模型频率的平方之间成反比例关系,因此,柔度矩阵对高阶模态不敏感.这一独特的特征允许使用截出的一小部份模型的振型来构造合理精确的整体模型和柔度矩阵.通过分析比较确认出所需测试的最少模态数为5阶,并研究如何合理布置测点,才能将单元的损伤识别出来.该文还对不同构件上的单个损伤单元及多个单元的识别结果进行比较分析.同时,也将该方法应用于识别同一单元不同损伤程度的情况.最终确认柔度矩阵法最适用于识别刚架拱的损伤情况,但由于这种方法至少需要测试平面内前五阶模态,这在实际操作中有一定困难. |
| 作者： | 谭毅平 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 颜全胜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华南理工大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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