桅桿結(jié)構(gòu)疲勞狀態(tài)的安全預(yù)警.pdf

1、桅桿結(jié)構(gòu)是一類應(yīng)用廣泛的高柔風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)，較易因風(fēng)力引起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件疲勞破壞而造成整個桅桿結(jié)構(gòu)的倒塌。避免桅桿結(jié)構(gòu)構(gòu)件風(fēng)致疲勞破壞的發(fā)生，保證桅桿結(jié)構(gòu)的安全是已成為新世紀土木工程領(lǐng)域的一個前沿研究熱點。本文以這樣一個實際工程中的疑難問題為背景，對桅桿結(jié)構(gòu)疲勞狀態(tài)實時評估問題進行了系統(tǒng)的研究，提出了桅桿結(jié)構(gòu)風(fēng)致疲勞安全預(yù)警理論和方法。 目前，國際國內(nèi)對于工程結(jié)構(gòu)的安全預(yù)警理論的研究主要集中在水工結(jié)構(gòu)和深基坑等施工結(jié)構(gòu)上。對于桅桿結(jié)構(gòu)風(fēng)

2、致疲勞安全預(yù)警的理論研究較少，基本是一個尚無涉足的領(lǐng)域。在桅桿結(jié)構(gòu)風(fēng)致疲勞的研究中，國際國內(nèi)主要集中在桅桿結(jié)構(gòu)風(fēng)致疲勞的分析方法上，主要是為了解決桅桿結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計問題，在桅桿結(jié)構(gòu)風(fēng)致疲勞的計算中所采用的動力風(fēng)荷載是依據(jù)一定的人工概率模型而產(chǎn)生的某類動力風(fēng)荷載，并不是真正的實時動力風(fēng)荷載，因而它只能完成基于某種概率模型下對桅桿結(jié)構(gòu)在使用期限內(nèi)疲勞壽命的一個估算，而無法實現(xiàn)對桅桿結(jié)構(gòu)每時每刻的實時風(fēng)致疲勞狀態(tài)的評估。要解決這個問題，必須建

3、立作用在桅桿結(jié)構(gòu)上的動力風(fēng)荷載的識別方法。由于桅桿這類高聳結(jié)構(gòu)的特殊性，在工程實際中只能布設(shè)有限數(shù)量的測點來量測其在動態(tài)荷載作用下的響應(yīng)。因此，以桅桿上有限測點的實測風(fēng)振響應(yīng)來反演結(jié)構(gòu)的動態(tài)荷載，是間接測量的一種途徑。本文采用基于模態(tài)分析的方法，通過建立桅桿結(jié)構(gòu)的線性化有限元動力分析模型，運用結(jié)構(gòu)在模擬風(fēng)荷載下的有限測點風(fēng)振響應(yīng)數(shù)據(jù)識別了作用在結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載時程。 在對桅桿結(jié)構(gòu)風(fēng)致疲勞的計算中，所采用的有限元模型是理論模型，這與

4、實際結(jié)構(gòu)模型會有差異。對于桅桿結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計，只要這種差異偏于安全即可。但在桅桿結(jié)構(gòu)風(fēng)致疲勞安全預(yù)警系統(tǒng)中，這種差異則會導(dǎo)致預(yù)警失實而失效，所以應(yīng)建立一套桅桿結(jié)構(gòu)的有限元模型修正方法。由于鋼結(jié)構(gòu)的模型誤差主要體現(xiàn)對桿件連接剛度而非對桿件的物理尺寸的把握上，本文闡述了以構(gòu)件節(jié)點連接剛度為修正指標的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)有限元模型修正的方法。 本文以建立桅桿結(jié)構(gòu)風(fēng)致疲勞安全預(yù)警理論和方法為研究目的，在對桅桿結(jié)構(gòu)進行有限元模型修正和載荷識