基于環(huán)境振動下的鋼桁梁橋損傷識別方法研究.pdf

1、截至20世紀90年代,中國的鐵路橋梁已近30000座.早期橋梁由于設(shè)計、施工水平的局限性和環(huán)境因素的影響,許多老橋在通行高速重載列車時的運營能力已明顯不足.近年來隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,列車速度的不斷提高,交通密度的不斷增加,荷載幅度的不斷加大,鐵路橋梁的安全可靠性越來越受到人們的重視,于是如何對鐵路橋梁進行質(zhì)量檢測和安全監(jiān)測已成為國內(nèi)外學術(shù)界、工程界研究的熱點.在鐵路橋梁中,鋼桁梁橋所占的比例較大.橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別從基于實測的物理量的不同

2、可分為靜力識別和動力識別,兩者在處理上有共同之處:均以結(jié)構(gòu)實驗為基礎(chǔ),將測取的結(jié)構(gòu)某些部位的反應(yīng)與損傷前的反應(yīng)或原先的模型分析結(jié)果進行綜合比較,通過某種條件優(yōu)化約束,不斷地修正模型的剛度參數(shù),使理論值與相應(yīng)的實驗值最大程度地達到吻合,從而得到結(jié)構(gòu)剛度變化的信息,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損傷識別.象車輛、行人、風等是作用于結(jié)構(gòu)上的環(huán)境激勵,用環(huán)境激勵引起的振動對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行動力識別顯然具有許多優(yōu)點:無須貴重的激勵設(shè)備,不打斷結(jié)構(gòu)的正常使用,方便省時,只

3、需測定響應(yīng)數(shù)據(jù)等,因此成為土木工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)識別領(lǐng)域十分活躍的課題.在利用識別出的模態(tài)參數(shù)進行結(jié)構(gòu)損傷識別的研究中,廣泛應(yīng)用的一類方法是一種基于有限元模型修正意義上的損傷識別方法,即通過對結(jié)構(gòu)參數(shù)的修正來診斷結(jié)構(gòu)的損傷.該文在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)的損傷識別方法進行了深入的研究和探索.該文的研究目的是:在環(huán)境振動下以頻域和時域方法識別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù),并進行對比分析;然后利用結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的變化先進行結(jié)構(gòu)損傷定位,然后采用基于靈敏度分析的

4、模型修正方法對結(jié)構(gòu)損傷程度進行識別,對模型修正的幾個關(guān)鍵問題進行了研究,為結(jié)構(gòu)的損傷評估提供了理論依據(jù).該文主要進行了以下三方面的研究工作:1、鋼桁梁橋在環(huán)境振動下模態(tài)參數(shù)的頻域(pp法)和時域識別方法(隨機減量法和ITD)法的研究,找出兩種方法各自的特點,并進行對比分析;2、利用識別出的模態(tài)參數(shù)對鋼桁梁橋的損傷定位進行研究,找出一種適合于鋼桁梁橋損傷定位的簡便方法,并分析在噪聲干擾下的效果;3、在對鋼桁梁橋進行損傷定位后,采用基于靈敏