基于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的橋梁快速診斷技術(shù)研究.pdf

1、目前已有的橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法主要有靜力荷載試驗(yàn)法和動(dòng)力試驗(yàn)法。其中靜載試驗(yàn)法需長時(shí)間中斷交通、耗時(shí)耗力；已有的動(dòng)力試驗(yàn)法多以獲得橋梁結(jié)構(gòu)的模態(tài)信息作為評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)性能的依據(jù)，其理論方法尚不夠成熟，且實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)損傷靈敏度較弱。擬靜力荷載試驗(yàn)是介于靜力荷載試驗(yàn)和動(dòng)力荷載試驗(yàn)之間的一種試驗(yàn)方法。通過對(duì)實(shí)測(cè)應(yīng)變或撓度影響線分析對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)承載能力進(jìn)行評(píng)定。擬靜力荷載試驗(yàn)由于其對(duì)試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集設(shè)備的精度要求較高，在我國一直未得到大范圍的應(yīng)用。

2、
　　本課題在河北省交通科學(xué)基金資助下，提出基于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的橋梁快速診斷技術(shù)。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)包括動(dòng)力模態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)力荷載荷載試驗(yàn)。動(dòng)力模態(tài)試驗(yàn)通過采集橋梁結(jié)構(gòu)在正常交通量和大地振動(dòng)激勵(lì)下的加速度信號(hào)，對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作傅里葉變換，得到橋梁結(jié)構(gòu)的頻率、振型、阻尼比、剛度等。動(dòng)力荷載試驗(yàn)通過在橋面施加指定路徑的標(biāo)準(zhǔn)加載車車輛荷載，采集橋梁結(jié)構(gòu)各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變或撓度影響線。以兩種試驗(yàn)獲得的橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)為依據(jù)，修正橋梁結(jié)構(gòu)的有限元模型。模型優(yōu)化過程中采

3、用合理的設(shè)計(jì)變量、狀態(tài)變量和有效的目標(biāo)函數(shù)。將相同荷載工況下橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比對(duì)，借助大型有限元軟件ANSYS中的優(yōu)化模塊，不斷調(diào)整設(shè)計(jì)變量的取值，直至有限元計(jì)算值與實(shí)測(cè)值誤差無限小，即認(rèn)為橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型修正完成，此時(shí)有限元模型等效于實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。在修正好的室內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型上施加滿足加載效率的靜力荷載，利用靜力荷載試驗(yàn)法評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的理論，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)性能作出評(píng)價(jià)，從而達(dá)到快速有效評(píng)價(jià)橋梁健康狀況的

4、目的。
　　針對(duì)本課題提出的基于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的橋梁快速診斷技術(shù)，本論文做了如下幾方面的研究：1.針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的各種損傷，通過室內(nèi)有限元仿真模擬，研究了橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)橫向連接損傷、梁底裂縫等損傷時(shí)，動(dòng)態(tài)試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果的變化。為實(shí)際橋梁檢測(cè)工程提供了理論支持，為試驗(yàn)方案的合理選擇提供了依據(jù)。2.研究了配筋率、彈性模量、截面慣性矩對(duì)應(yīng)變或撓度影響線的影響規(guī)律及影響程度，為有限元模型修正過程中設(shè)計(jì)變量的合理選取提供理論依據(jù)。3.建立了基于