城市道路高架桥基于宏应变的损伤识别方法研究
发布时间：2021-07-26 08:20
城市道路高架桥作为城市道路立体交通工程的主要形式之一,具有投资少、建设周期短、对地面交通影响小等突出优点,因而得到了广泛应用。在不中断交通的情况下,如何利用（准）分布式应变传感技术对城市道路高架桥进行连续监测和对结构中的损伤实现快速识别,对保障城市道路高架桥的安全运营具有积极意义。因此,本文通过理论推导、数值模拟和试验论证等方式,对城市道路高架桥基于宏应变的损伤识别方法及相关内容开展了研究。主要内容如下:1.提出并系统研究了“频域宏应变工作变形”的动力指标（1）本文从结构动力学基本理论和光纤光栅应变传感器工作原理出发,推导了宏应变频响函数、宏应变传递率函数,并据此提出了“频域宏应变工作变形（OMSS）”的动力指标,建立了相应的数学表达式,并形成了三种识别方法。该指标物理意义明确、表达形式简单,识别方法可靠。（2）通过对系统的零点、极点和宏应变传递率函数的讨论,详细分析了OMSS的特性;简述了OMSS与宏应变模态振型（SMS）的联系与区别;以简支梁为例,讨论了不同频率选择、激励位置和激励条件对OMSS的影响。（3）从宏应变、系统零点以及宏应变传递率函数（STF）等三个构成OMSS的关键元...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：191 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
国内外城市道路高架桥重大事故（图片来源于网络）
第六章 三跨连续梁桥模型动力试验研究 东南大学博士学位论文保证主梁的竖向振动过程中允许发生较小的纵向位移，以释放支座对桥面的弯矩约束。模型正立面示意图如图 6-3 所示，铰支座的具体细节及尺寸如图 6-4 所示，桥梁墩柱模型及具体尺寸如图 6-5 所示。本桥梁模型采用矩形截面设计，主要基于以下几个因素考虑：（1）因场地面积受限，在桥梁跨度不大的情况下，只有采用较小截面惯性矩的实心矩形截面才可以在试验荷载作用下，结构产生较大的宏应变，以方便对所提方法进行验证；（2）在对桥梁主梁切割制造损伤时，矩形截面的损伤量有明确的公式计算量化；（3）在对实际桥梁的结构分析时，常采用比拟正交异形板法计算，即把桥梁主梁比拟简化为一块矩形的平板，作为弹性薄板按古典弹性理论来进行分析，可以更精确地反映实际结构的受力。
图 6-5 桥梁墩柱模型及具体尺寸（单位：mm）6.1.2 传感器及数据采集系统本试验采用准分布式应变传感器—“布拉格光纤光栅应变传感器（FBG）”（图 6-6）作为结构宏应变响应的数据采集传感器，配套使用的数据采集和解调设备是由美国 Micron Optics 公司生产的、型号为SM130 的四通道光纤光栅传感解调仪（图 6-7），每个通道最多可以串联连接 80 个 FBG，可以满足本试验所需最大传感器数量的需求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]增敏微型FBG应变传感器设计[J]. 王永洪,张明义,张春巍,王伟,刘倩. 传感器与微系统. 2017(12)
[2]基于修正模态应变能指标的板结构损伤定位[J]. 梁振彬,董聪,张华昕. 力学与实践. 2017(06)
[3]基于静力挠度的梁结构损伤识别两阶段方法[J]. 欧阳煜,徐超,杨万锋. 力学季刊. 2017(03)
[4]FBG宏应变传感器的混凝土梁斜裂缝监测[J]. 庞香润,王大鹏. 激光与光电子学进展. 2017(12)
[5]基于一阶应变模态灵敏度的结构损伤定量研究[J]. 任鹏,周智,欧进萍. 振动工程学报. 2016(06)
[6]基于模态柔度理论的结构损伤诊断试验研究[J]. 周云,蒋运忠,易伟建,谢利民,贾凡丁. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(05)
[7]基于车致振动响应的含分布损伤桥梁结构识别方法[J]. 李海龙,吕中荣,刘济科. 中山大学学报(自然科学版). 2015(03)
[8]基于解析模态分解的时变与弱非线性结构密集模态参数识别[J]. 王佐才,任伟新,邢云斐. 振动与冲击. 2014(19)
[9]基于模态应变能的不同损伤指标对比[J]. 郭惠勇,盛懋. 河海大学学报(自然科学版). 2014(05)
[10]弹性梁损伤识别模态应变能法[J]. 刘文光,李俊,严铖,贺红林. 中国机械工程. 2014(12)
博士论文
[1]基于车-桥一体化监测的铁路钢桥损伤预警及可靠度评估研究[D]. 肖鑫.中国铁道科学研究院 2017
[2]复杂应力状态下基于区域分布传感技术的结构识别及性能预测理论[D]. 张青青.东南大学 2017
[3]基于分布式长标距应变传感的桥梁动态性能监测和损伤识别方法研究[D]. 吴必涛.东南大学 2016
[4]基于光纤光栅传感的机械结构损伤检测、识别与评价[D]. 张彦辉.华中科技大学 2014
[5]基于列车—桥梁耦合振动响应的桥梁损伤识别方法研究[D]. 安宁.北京交通大学 2013
[6]基于应变模态桥梁健康监测关键技术研究[D]. 吴春利.吉林大学 2012
[7]基于静力测试数据的桥梁结构损伤识别与评定理论研究[D]. 蒋华.西南交通大学 2005
硕士论文
[1]地震激励下基于小波熵的结构损伤识别研究[D]. 张绪闯.青岛理工大学 2018
[2]车桥耦合系统振动分析及损伤识别研究[D]. 雷亮.西安理工大学 2017
[3]FBG温度增敏传感器及其监测系统软件设计[D]. 姜明月.山东大学 2017
[4]基于FBG宏应变传感技术的梁式桥监测应用研究[D]. 邱伟宸.苏州科技大学 2016
[5]基于自回归滑动平均模型与车桥耦合理论的连续刚构桥损伤识别研究[D]. 黎赫东.华中科技大学 2016
[6]基于Hilbert-Huang变换的结构损伤识别研究[D]. 华盼盼.青岛理工大学 2015
[7]基于车桥耦合振动的混凝土简支梁桥损伤诊断方法[D]. 鞠炳照.哈尔滨工业大学 2015
[8]基于车激索力响应的斜拉桥主梁损伤识别研究[D]. 彭沉彬.石家庄铁道大学 2015
[9]基于HHT和SVM的震后桥梁结构损伤诊断研究[D]. 杨景超.西南交通大学 2014
[10]基于准分布式长标距FBG传感器宏应变技术的损伤识别研究[D]. 温科.苏州科技学院 2013
本文编号：3303198
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：191 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
国内外城市道路高架桥重大事故（图片来源于网络）
第六章 三跨连续梁桥模型动力试验研究 东南大学博士学位论文保证主梁的竖向振动过程中允许发生较小的纵向位移，以释放支座对桥面的弯矩约束。模型正立面示意图如图 6-3 所示，铰支座的具体细节及尺寸如图 6-4 所示，桥梁墩柱模型及具体尺寸如图 6-5 所示。本桥梁模型采用矩形截面设计，主要基于以下几个因素考虑：（1）因场地面积受限，在桥梁跨度不大的情况下，只有采用较小截面惯性矩的实心矩形截面才可以在试验荷载作用下，结构产生较大的宏应变，以方便对所提方法进行验证；（2）在对桥梁主梁切割制造损伤时，矩形截面的损伤量有明确的公式计算量化；（3）在对实际桥梁的结构分析时，常采用比拟正交异形板法计算，即把桥梁主梁比拟简化为一块矩形的平板，作为弹性薄板按古典弹性理论来进行分析，可以更精确地反映实际结构的受力。
图 6-5 桥梁墩柱模型及具体尺寸（单位：mm）6.1.2 传感器及数据采集系统本试验采用准分布式应变传感器—“布拉格光纤光栅应变传感器（FBG）”（图 6-6）作为结构宏应变响应的数据采集传感器，配套使用的数据采集和解调设备是由美国 Micron Optics 公司生产的、型号为SM130 的四通道光纤光栅传感解调仪（图 6-7），每个通道最多可以串联连接 80 个 FBG，可以满足本试验所需最大传感器数量的需求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]增敏微型FBG应变传感器设计[J]. 王永洪,张明义,张春巍,王伟,刘倩. 传感器与微系统. 2017(12)
[2]基于修正模态应变能指标的板结构损伤定位[J]. 梁振彬,董聪,张华昕. 力学与实践. 2017(06)
[3]基于静力挠度的梁结构损伤识别两阶段方法[J]. 欧阳煜,徐超,杨万锋. 力学季刊. 2017(03)
[4]FBG宏应变传感器的混凝土梁斜裂缝监测[J]. 庞香润,王大鹏. 激光与光电子学进展. 2017(12)
[5]基于一阶应变模态灵敏度的结构损伤定量研究[J]. 任鹏,周智,欧进萍. 振动工程学报. 2016(06)
[6]基于模态柔度理论的结构损伤诊断试验研究[J]. 周云,蒋运忠,易伟建,谢利民,贾凡丁. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(05)
[7]基于车致振动响应的含分布损伤桥梁结构识别方法[J]. 李海龙,吕中荣,刘济科. 中山大学学报(自然科学版). 2015(03)
[8]基于解析模态分解的时变与弱非线性结构密集模态参数识别[J]. 王佐才,任伟新,邢云斐. 振动与冲击. 2014(19)
[9]基于模态应变能的不同损伤指标对比[J]. 郭惠勇,盛懋. 河海大学学报(自然科学版). 2014(05)
[10]弹性梁损伤识别模态应变能法[J]. 刘文光,李俊,严铖,贺红林. 中国机械工程. 2014(12)
博士论文
[1]基于车-桥一体化监测的铁路钢桥损伤预警及可靠度评估研究[D]. 肖鑫.中国铁道科学研究院 2017
[2]复杂应力状态下基于区域分布传感技术的结构识别及性能预测理论[D]. 张青青.东南大学 2017
[3]基于分布式长标距应变传感的桥梁动态性能监测和损伤识别方法研究[D]. 吴必涛.东南大学 2016
[4]基于光纤光栅传感的机械结构损伤检测、识别与评价[D]. 张彦辉.华中科技大学 2014
[5]基于列车—桥梁耦合振动响应的桥梁损伤识别方法研究[D]. 安宁.北京交通大学 2013
[6]基于应变模态桥梁健康监测关键技术研究[D]. 吴春利.吉林大学 2012
[7]基于静力测试数据的桥梁结构损伤识别与评定理论研究[D]. 蒋华.西南交通大学 2005
硕士论文
[1]地震激励下基于小波熵的结构损伤识别研究[D]. 张绪闯.青岛理工大学 2018
[2]车桥耦合系统振动分析及损伤识别研究[D]. 雷亮.西安理工大学 2017
[3]FBG温度增敏传感器及其监测系统软件设计[D]. 姜明月.山东大学 2017
[4]基于FBG宏应变传感技术的梁式桥监测应用研究[D]. 邱伟宸.苏州科技大学 2016
[5]基于自回归滑动平均模型与车桥耦合理论的连续刚构桥损伤识别研究[D]. 黎赫东.华中科技大学 2016
[6]基于Hilbert-Huang变换的结构损伤识别研究[D]. 华盼盼.青岛理工大学 2015
[7]基于车桥耦合振动的混凝土简支梁桥损伤诊断方法[D]. 鞠炳照.哈尔滨工业大学 2015
[8]基于车激索力响应的斜拉桥主梁损伤识别研究[D]. 彭沉彬.石家庄铁道大学 2015
[9]基于HHT和SVM的震后桥梁结构损伤诊断研究[D]. 杨景超.西南交通大学 2014
[10]基于准分布式长标距FBG传感器宏应变技术的损伤识别研究[D]. 温科.苏州科技学院 2013
本文编号：3303198
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