基于環(huán)境振動(dòng)下的鋼桁梁橋損傷識(shí)別方法研究.pdf

1、截至20世紀(jì)90年代,中國(guó)的鐵路橋梁已近30000座.早期橋梁由于設(shè)計(jì)、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(shí)的運(yùn)營(yíng)能力已明顯不足.近年來(lái)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(lái)越受到人們的重視,于是如何對(duì)鐵路橋梁進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)和安全監(jiān)測(cè)已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界、工程界研究的熱點(diǎn).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(shí)別從基于實(shí)測(cè)的物理量的不同

2、可分為靜力識(shí)別和動(dòng)力識(shí)別,兩者在處理上有共同之處:均以結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),將測(cè)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(jìn)行綜合比較,通過(guò)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(shí)驗(yàn)值最大程度地達(dá)到吻合,從而得到結(jié)構(gòu)剛度變化的信息,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別.象車輛、行人、風(fēng)等是作用于結(jié)構(gòu)上的環(huán)境激勵(lì),用環(huán)境激勵(lì)引起的振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力識(shí)別顯然具有許多優(yōu)點(diǎn):無(wú)須貴重的激勵(lì)設(shè)備,不打斷結(jié)構(gòu)的正常使用,方便省時(shí),只

3、需測(cè)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(shí)別領(lǐng)域十分活躍的課題.在利用識(shí)別出的模態(tài)參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷識(shí)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(shí)別方法,即通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的修正來(lái)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(duì)結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別方法進(jìn)行了深入的研究和探索.該文的研究目的是:在環(huán)境振動(dòng)下以頻域和時(shí)域方法識(shí)別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù),并進(jìn)行對(duì)比分析;然后利用結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的變化先進(jìn)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(duì)結(jié)構(gòu)損傷程度進(jìn)行識(shí)別,對(duì)模型修正的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究,為結(jié)構(gòu)的損傷評(píng)估提供了理論依據(jù).該文主要進(jìn)行了以下三方面的研究工作:1、鋼桁梁橋在環(huán)境振動(dòng)下模態(tài)參數(shù)的頻域(pp法)和時(shí)域識(shí)別方法(隨機(jī)減量法和ITD)法的研究,找出兩種方法各自的特點(diǎn),并進(jìn)行對(duì)比分析;2、利用識(shí)別出的模態(tài)參數(shù)對(duì)鋼桁梁橋的損傷定位進(jìn)行研究,找出一種適合于鋼桁梁橋損傷定位的簡(jiǎn)便方法,并分析在噪聲干擾下的效果;3、在對(duì)鋼桁梁橋進(jìn)行損傷定位后,采用基于靈敏