基于长标距FBG的中小跨桥梁损伤识别与评估研究

发布时间：2024-03-10 06:41

　　公路桥梁系统中,中小跨桥梁数量庞大且地理分布广泛。随着服役时间的增长,交通荷载的增加,其结构性能会出现不同程度的退化。为了及时发现并避免潜在危害,可通过安装健康监测系统来对桥梁性能进行实时监测评估。但目前现有的健康监测系统及方法主要是针对大跨桥梁开发的,并不适用于中小跨桥梁。本课题组开发的长标距FBG传感器,与传统点式传感器相比,可以方便地仅通过有限数量的传感器采集到桥梁结构大范围区域内的响应,同时还兼具安装简便、抗电磁干扰等优点,具有广阔的应用前景。本文基于该传感器组建传感系统,计划通过一套传感器实现健康监测所需的多种损伤识别和评估功能,以适应中小跨桥梁数量多、分布广的特点。本文主要研究内容和创新点包括:本文首先建立了基于长标距应变响应差分的桥梁式动态称重方法,在传统应变影响线概念的理论基础上推导出了长标距应变影响线方程,并根据长标距应变差分与车辆车速、轴重、轴距间的对应关系,提出应变指标ε_D,建立起不受结构边界条件限制的桥梁式动态称重方法。随后开展了系列数值模拟和实桥测试,对该方法的可行性进行了验证。随后,提出了基于长标距应变响应多重交叉检验的中小跨桥梁损伤识...

【文章页数】：196 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-2一年内结构固有频率及环境温度的相关变化关系

基于模态参数的方法最早被提出,发展时间最久,主要是依据结构模态参数与结构固有物理参数(刚度、质量和阻尼)间的函数关系来实现损伤识别。即当结构出现损伤后,即结构相关物理参数发生改变(例如刚度减小),模态参数也会相应变化,通过这一对应关系则可以实现对结构的损伤进行识别。常用的模态参数....

图1-3模型修正的一般步骤

有限元模型修正技术可以有效消除有限元模型由于模型简化、理论假设、材料参数不确定性等带来的初始模型误差。经修正后的有限元模型和实际结构间的差距更小,可以用来更为准确地分析、评估并预测结构性能。目前最常用的是基于灵敏度分析的有限元模型修正方法,它的基本思路如图1-3所示,首先根据结构....

图1-4桥I-40损伤试验结果

在优化算法方面,一个算法自身的稳定性,收敛速度等决定着有限元模型修正的效率和结果精度。因为特征指标与模型参数间的复杂隐式关系,基于灵敏度的方法常采用基于梯度的迭代优化算法,这就需要在每次迭代前计算目标函数关于各个参数的梯度,计算工作量大,耗时久。而且通常整个优化问题会存在着多个局....

图1-5本文研究的技术路线

1.3.3本文研究技术路线1.3.4本文主要创新点

本文编号：3924405