基于车致振动响应的城市轨道交通桥梁损伤诊断方法研究
发布时间：2020-12-11 08:21
城市轨道交通因其方便快捷、安全高效等特点正逐渐成为我国大中城市缓解交通拥挤的主要途径。随着现有高架城市轨道交通桥梁服役期的延长,在车辆荷载和外界环境共同作用下,其结构与构件将不可避免地产生不同程度的损伤。而现有的城市轨道桥梁损伤诊断方法大多是面向铁路轨道桥梁开展的,直接面向城市轨道交通桥梁结构的损伤诊断方法还鲜有开展。对于城市轨道交通桥梁来说,列车荷载具有明显的重复性和规律性,且列车作用时桥梁的振动幅值远大于未通车时段,更有利于结构损伤的显现。基于此,本论文尝试采用车致振动响应对城市轨道交通桥梁进行损伤诊断,主要内容如下:（1）以某典型城市轨道交通桥梁为工程背景,建立其有限元模型,通过静力分析对其进行强度和刚度验算,并通过模态分析获得结构的动力特性。研究结果表明,该有限元模型的强度及刚度满足要求,动力特性合理,可作为后续车致振动响应计算的基准模型。（2）建立“车-轨-桥”耦合有限元模型,通过动力时程分析获得城市轨道交通桥梁在列车荷载作用下的桥梁及车体的振动响应,并通过差分法探明了车致振动响应对桥梁损伤的敏感性。研究结果表明,损伤前后桥梁测点及轮对和转向架测点的加速度响应差可用于损伤定位...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１城轨交通桥梁箱梁横截面??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｏｘ?ｇｉｒｄｅｒ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｕｒｂａｎ?ｒａｉｌ?ｔｒａｎｓｉｔ?ｂｒｉｄｇｅ??
?大连交通大学全日制专业硕士学位论文???适合分析细长到中等细长的梁结构。该单元有两个结点，每个结点有６－７个自由度，支??持蠕变，弹性及塑性等材料模型。经过分析比较计算精度与效率，最终梁单元长度选取??为０．５米。整个箱梁模型包含１８０个单元，共计１８１个结点。箱梁的材料为Ｃ５０混凝土，??其材料参数如下：密度为２５００ｋｇ／ｍ＼泊松比为０．２、弹性模量为３４．５ＧＰａ。根据实际尺??寸定义的箱梁横截面如下图２．１所示。??ＳＥＣＴＩＯＮ?ＩＤ￣１??＾ＣｅｎｔｒｏｉｄＤｓｈｅａｒＣｔｅｒ?ｄａｔａ?ｓｕｍｍａｒｙ??Ｓｅｃｔｉｏｎ?ＮａｎＫ??＝ＭＹＢＯＸ??Ａｒｅａ＝５．Ｇ６??Ｉｊｙ＝２．０７０７７??Ｉｚｚ?＝３８?４４８６??Ｕ＇ａｒｐｍｇ?Ｃｏｎｓｉａｎｌ??＝１．９１０８９??ｆ?Ｒ?｜?（?Ｔｏｒｓｉｏｎ?Ｃｏｎｓｔａｎｔ??ｉ?”?＂＂———，?ｘ?＾?＇?，１８０９??０．９?＼?＼?〇?ｊ?／?Ｃｅｎｔｒｏｉｄ?Ｙ?＝２．５２８０６??＼＼??ｉ?ｆ?ＣｅｎｔｒｏｉｄＺ?＝１．１６５４８??〇?－２－５?０?２．５?５?７．５?Ｓｈｅａｒ?Ｃｅｎｔｅｒ?Ｙ??＝２．５７４２７??Ｓｈｅａｒ?Ｃｅｎｔｅｒ?Ｚ??＝０．８３５７９??Ｓｈｅａｒ?Ｃｏｒｒ．?ＹＹ??＝０?７０１５２??Ｓｈｅａｒ?Ｃｏｒｒ．?ＹＺ??＝０．００９０１３??Ｓｈｅａｒ?Ｃｏｒｒ．?ＺＺ????＝０?１７７８４２???图２．１城轨交通桥梁箱梁横截面??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｏｘ?ｇｉｒｄｅｒ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｕｒ
规范取值。??表２．?１车辆设计荷载??Ｔａｂｌｅ?２．?１?Ｄｅｓｉｇｎ?ｌｏａｄｓ?ｏｆ?ｖｅｈｉｃｌｅｓ??＂?设计轴重（ｋＮ）?均布密度??车辆设计荷载?编组??—??—?——??满载?空载?满载（ｋＮ／ｍ）??Ａ?型?８?辆?１６０?９０?２８．１０??Ｂ?型?６?辆?１４０?８０?２８．７１??轻轨型?８辆?１１０?７０?２７．８５??结合工程实际及车辆荷载的标准，拟采用Ｂ型车辆设计荷载，其荷载结构布置如下??图２．５所示，并且在施加荷载时，应该考虑刹车荷载对结构的作用荷载的参数，及冲击??系数的影响，按照相关规定，取值为０．８。??－？?５?ｍ?２．３５ｍ??＾?Ｊｒ￣ｍＪｒ?￣￣士２．２，＞?士??１?４?０?Ｋ．?Ｎ?１?４?０?Ｋ?Ｎ?Ｉ４０Ｋ?Ｎ?Ｉ?４?０?Ｋ?Ｎ??！?Ｉ??ｉ??”务?＾?Ｉ?＾??）?Ｉ?９．５?ｍ??，——…－－－????ｆ??图２．５地铁Ｂ型荷载示意图??Ｆｉｇ．?２．５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｕｂｗａｙ?ｔｙｐｅ?Ｂ?ｌｏａｄ??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于加速度内积向量和灰云模型的结构损伤识别[J]. 王玉山,田良,郭惠勇. 重庆大学学报. 2018(01)
[2]基于加速度二次协方差矩阵参数变化比法的环境振动下结构损伤识别[J]. 王立新,李雪艳,姜慧,朱嘉健. 振动与冲击. 2016(08)
[3]基于轨道交通斜拉桥应力监测的荷载识别技术[J]. 程辉,钟继卫,杨晓燕,梅秀道,王翔,郭翠翠. 江南大学学报(自然科学版). 2015(06)
[4]基于加速度响应相关性的结构损伤识别方法[J]. 闫维明,顾大鹏,陈彦江,杨小森. 振动与冲击. 2013(14)
[5]上海轨道交通桥梁技术状况评定方法研究[J]. 朱妍,朱毅. 山西建筑. 2012(27)
[6]基于结构动态响应统计特征的损伤指标研究[J]. 杨晓明,刘海卿. 地震工程与工程振动. 2009(02)
[7]基于车致振动的桥梁损伤识别[J]. 单德山,李乔. 西南交通大学学报. 2009(01)
[8]城市高架桥典型病害分析与预防性对策[J]. 陈炳聪,张俊平,张力文. 科技经济市场. 2008(06)
[9]城市轨道交通高架桥自振特性与动力响应研究[J]. 顾戌华,夏禾,郭薇薇. 北方交通. 2007(11)
[10]基于振动的结构损伤识别方法的近期研究进展[J]. 韩大建,王文东. 华南理工大学学报(自然科学版). 2003(01)
博士论文
[1]城市轨道交通引起的环境振动预测与评估[D]. 魏鹏勃.北京交通大学 2009
硕士论文
[1]基于小波分析的刚构桥损伤识别与评估研究[D]. 毛科强.长安大学 2017
[2]基于车桥耦合振动信号的桥梁结构损伤识别研究[D]. 黄杰忠.南昌大学 2016
[3]基于时间序列的结构损伤概率方法研究[D]. 卢宏彬.华南理工大学 2016
[4]基于冲击振动测试的桥梁快速安全评估[D]. 张欣.东南大学 2016
[5]基于小波分析和移动荷载作用的连续梁桥损伤识别研究[D]. 李晓鹏.郑州大学 2016
[6]基于加速度响应的Benchmark结构损伤识别研究[D]. 徐德健.重庆大学 2015
[7]移动体系与结构相互作用分析及ANSYS实现[D]. 陈一铂.石家庄铁道大学 2015
[8]地震和列车作用下轨道交通桥梁的响应分析[D]. 刘哲.大连理工大学 2013
[9]基于小波分析的含片状裂纹桥梁结构损伤识别方法研究[D]. 应宏伟.长沙理工大学 2012
[10]高速铁路车—轨—桥耦合作用下桥梁结构共振响应分析[D]. 张晓丹.华中科技大学 2012
本文编号：2910195
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１城轨交通桥梁箱梁横截面??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｏｘ?ｇｉｒｄｅｒ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｕｒｂａｎ?ｒａｉｌ?ｔｒａｎｓｉｔ?ｂｒｉｄｇｅ??
?大连交通大学全日制专业硕士学位论文???适合分析细长到中等细长的梁结构。该单元有两个结点，每个结点有６－７个自由度，支??持蠕变，弹性及塑性等材料模型。经过分析比较计算精度与效率，最终梁单元长度选取??为０．５米。整个箱梁模型包含１８０个单元，共计１８１个结点。箱梁的材料为Ｃ５０混凝土，??其材料参数如下：密度为２５００ｋｇ／ｍ＼泊松比为０．２、弹性模量为３４．５ＧＰａ。根据实际尺??寸定义的箱梁横截面如下图２．１所示。??ＳＥＣＴＩＯＮ?ＩＤ￣１??＾ＣｅｎｔｒｏｉｄＤｓｈｅａｒＣｔｅｒ?ｄａｔａ?ｓｕｍｍａｒｙ??Ｓｅｃｔｉｏｎ?ＮａｎＫ??＝ＭＹＢＯＸ??Ａｒｅａ＝５．Ｇ６??Ｉｊｙ＝２．０７０７７??Ｉｚｚ?＝３８?４４８６??Ｕ＇ａｒｐｍｇ?Ｃｏｎｓｉａｎｌ??＝１．９１０８９??ｆ?Ｒ?｜?（?Ｔｏｒｓｉｏｎ?Ｃｏｎｓｔａｎｔ??ｉ?”?＂＂———，?ｘ?＾?＇?，１８０９??０．９?＼?＼?〇?ｊ?／?Ｃｅｎｔｒｏｉｄ?Ｙ?＝２．５２８０６??＼＼??ｉ?ｆ?ＣｅｎｔｒｏｉｄＺ?＝１．１６５４８??〇?－２－５?０?２．５?５?７．５?Ｓｈｅａｒ?Ｃｅｎｔｅｒ?Ｙ??＝２．５７４２７??Ｓｈｅａｒ?Ｃｅｎｔｅｒ?Ｚ??＝０．８３５７９??Ｓｈｅａｒ?Ｃｏｒｒ．?ＹＹ??＝０?７０１５２??Ｓｈｅａｒ?Ｃｏｒｒ．?ＹＺ??＝０．００９０１３??Ｓｈｅａｒ?Ｃｏｒｒ．?ＺＺ????＝０?１７７８４２???图２．１城轨交通桥梁箱梁横截面??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｏｘ?ｇｉｒｄｅｒ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｕｒ
规范取值。??表２．?１车辆设计荷载??Ｔａｂｌｅ?２．?１?Ｄｅｓｉｇｎ?ｌｏａｄｓ?ｏｆ?ｖｅｈｉｃｌｅｓ??＂?设计轴重（ｋＮ）?均布密度??车辆设计荷载?编组??—??—?——??满载?空载?满载（ｋＮ／ｍ）??Ａ?型?８?辆?１６０?９０?２８．１０??Ｂ?型?６?辆?１４０?８０?２８．７１??轻轨型?８辆?１１０?７０?２７．８５??结合工程实际及车辆荷载的标准，拟采用Ｂ型车辆设计荷载，其荷载结构布置如下??图２．５所示，并且在施加荷载时，应该考虑刹车荷载对结构的作用荷载的参数，及冲击??系数的影响，按照相关规定，取值为０．８。??－？?５?ｍ?２．３５ｍ??＾?Ｊｒ￣ｍＪｒ?￣￣士２．２，＞?士??１?４?０?Ｋ．?Ｎ?１?４?０?Ｋ?Ｎ?Ｉ４０Ｋ?Ｎ?Ｉ?４?０?Ｋ?Ｎ??！?Ｉ??ｉ??”务?＾?Ｉ?＾??）?Ｉ?９．５?ｍ??，——…－－－????ｆ??图２．５地铁Ｂ型荷载示意图??Ｆｉｇ．?２．５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｕｂｗａｙ?ｔｙｐｅ?Ｂ?ｌｏａｄ??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于加速度内积向量和灰云模型的结构损伤识别[J]. 王玉山,田良,郭惠勇. 重庆大学学报. 2018(01)
[2]基于加速度二次协方差矩阵参数变化比法的环境振动下结构损伤识别[J]. 王立新,李雪艳,姜慧,朱嘉健. 振动与冲击. 2016(08)
[3]基于轨道交通斜拉桥应力监测的荷载识别技术[J]. 程辉,钟继卫,杨晓燕,梅秀道,王翔,郭翠翠. 江南大学学报(自然科学版). 2015(06)
[4]基于加速度响应相关性的结构损伤识别方法[J]. 闫维明,顾大鹏,陈彦江,杨小森. 振动与冲击. 2013(14)
[5]上海轨道交通桥梁技术状况评定方法研究[J]. 朱妍,朱毅. 山西建筑. 2012(27)
[6]基于结构动态响应统计特征的损伤指标研究[J]. 杨晓明,刘海卿. 地震工程与工程振动. 2009(02)
[7]基于车致振动的桥梁损伤识别[J]. 单德山,李乔. 西南交通大学学报. 2009(01)
[8]城市高架桥典型病害分析与预防性对策[J]. 陈炳聪,张俊平,张力文. 科技经济市场. 2008(06)
[9]城市轨道交通高架桥自振特性与动力响应研究[J]. 顾戌华,夏禾,郭薇薇. 北方交通. 2007(11)
[10]基于振动的结构损伤识别方法的近期研究进展[J]. 韩大建,王文东. 华南理工大学学报(自然科学版). 2003(01)
博士论文
[1]城市轨道交通引起的环境振动预测与评估[D]. 魏鹏勃.北京交通大学 2009
硕士论文
[1]基于小波分析的刚构桥损伤识别与评估研究[D]. 毛科强.长安大学 2017
[2]基于车桥耦合振动信号的桥梁结构损伤识别研究[D]. 黄杰忠.南昌大学 2016
[3]基于时间序列的结构损伤概率方法研究[D]. 卢宏彬.华南理工大学 2016
[4]基于冲击振动测试的桥梁快速安全评估[D]. 张欣.东南大学 2016
[5]基于小波分析和移动荷载作用的连续梁桥损伤识别研究[D]. 李晓鹏.郑州大学 2016
[6]基于加速度响应的Benchmark结构损伤识别研究[D]. 徐德健.重庆大学 2015
[7]移动体系与结构相互作用分析及ANSYS实现[D]. 陈一铂.石家庄铁道大学 2015
[8]地震和列车作用下轨道交通桥梁的响应分析[D]. 刘哲.大连理工大学 2013
[9]基于小波分析的含片状裂纹桥梁结构损伤识别方法研究[D]. 应宏伟.长沙理工大学 2012
[10]高速铁路车—轨—桥耦合作用下桥梁结构共振响应分析[D]. 张晓丹.华中科技大学 2012
本文编号：2910195
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