基于時(shí)變模態(tài)參數(shù)的橋墩沖刷深度辨識(shí)方法研究.pdf

1、大跨度橋梁作為跨海大橋的重要組成部分，在跨海大橋如雨后春筍般出現(xiàn)的情況下，其在長(zhǎng)期服役過(guò)程中的運(yùn)營(yíng)安全狀況倍受關(guān)注。在跨海大橋的正常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，除了面臨陸地橋梁運(yùn)營(yíng)過(guò)程中存在的問(wèn)題外，橋墩的沖刷也對(duì)其安全運(yùn)營(yíng)有著至關(guān)重要的影響。本文基于以上考慮，針對(duì)跨海大橋的特點(diǎn)，從分析橋梁的健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)入手，結(jié)合有限元模型的計(jì)算結(jié)果，提出了一套基于橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的橋墩沖刷深度辨識(shí)方法。
　　首先，本文介紹了研究對(duì)象杭州灣大橋南航道橋健康監(jiān)測(cè)系

2、統(tǒng)的傳感器類型和布置情況，據(jù)此可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)和運(yùn)營(yíng)環(huán)境。根據(jù)大橋的設(shè)計(jì)資料，基于有限元軟件Midas-Civil完成了研究對(duì)象的主體部分有限元建模，采用土彈簧模擬樁-土作用，完成結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部分建模，并根據(jù)該橋成橋荷載試驗(yàn)的模態(tài)參數(shù)結(jié)果完成了有限元模型的修正。
　　其次，在得到基準(zhǔn)有限元模型的基礎(chǔ)上，本文采用土彈簧由上到下逐層消失，消失土層以下土彈簧剛度發(fā)生重分布的方式來(lái)模擬整個(gè)沖刷過(guò)程，從而完成敏感性分析，得到不同階頻率

3、隨沖刷深度的變化趨勢(shì)，找到對(duì)橋墩沖刷敏感的模態(tài)作為后續(xù)研究中辨識(shí)沖刷深度的備選頻率。
　　最后，依據(jù)健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用頻域分解法辨識(shí)結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，以模態(tài)置信度為指標(biāo)評(píng)價(jià)振型辨識(shí)結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果的一致性；基于長(zhǎng)期的加速度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，辨識(shí)得到敏感模態(tài)的頻率時(shí)程曲線，然后以非線性主成分分析為預(yù)處理工具，從頻率時(shí)程中去除溫度對(duì)頻率的影響，得到?jīng)_刷作用下敏感模態(tài)的時(shí)程曲線，結(jié)合有限元計(jì)算得到的敏感模態(tài)頻率值隨沖刷深度的變化趨勢(shì)實(shí)現(xiàn)沖刷深