基于固有频率和曲率模态相结合的钢桁架桥损伤识别研究

发布时间：2020-04-26 17:25

【摘要】：土木工程结构的安全不仅关系到人民的生命财产安全,更是一个国家国民经济稳定可持续发展的必要条件。然而,土木工程结构在长达几十年,甚至上百年的使用过程中,会受到环境侵蚀、材料老化、人为的或者自然的突变效应等危害因素的影响致使结构对抵抗自然灾害和环境作用的能力下降,从而引起灾难性事故的发生。及时地对结构进行损伤检测,确定结构的健康状态,不仅能够降低维护费用,而且能够保证结构的性能良好和延长结构的使用寿命。因此,研究有效的损伤识别方法、损伤程度评定指标和损伤修复技术,具有重要的社会与经济价值。本文以一简支钢桁架桥为研究对象,在分析介绍国内外各种结构损伤识别方法的基础上,提出运用基于固有频率的损伤识别方法和基于曲率模态的损伤识别方法相互结合进行结构损伤识别。即分两步进行结构损伤识别。先利用固有频率后利用曲率模态,由整体到局部,构建快速精准的损伤识别组合方法。主要的研究内容如下:(1)分析介绍国内外各种结构损伤识别方法,总结各种方法的优点和局限性。重点分析基于固有频率的损伤识别方法和基于曲率模态的损伤识别方法。分析结合两种方法的优点。探索构建快速高效的损伤识别组合方法。(2)理论分析桁架桥损伤前后,动力特性识别参数(固有频率、频率变化比、频率变化平方比、正则化频率变化率、曲率模态、曲率模态差、曲率模态比)与损伤位置及损伤程度之间的关系。研究各种损伤指标对结构损伤的敏感程度。(3)通过有限元软件(MIDAS)模拟分析一3.2m的桁架桥模型,研究桁架桥损伤前后固有频率损伤指标和曲率模态损伤指标的变化规律。并分析利用两步法,即先频率后曲率的方法对结构进行损伤识别的有效性。(4)在实验室对钢桁架桥模型进行静载试验,分析各工况下应变及跨中挠度的变化规律,分析结合应变和挠度进行损伤识别的可行性。探索动静结合的损伤识别检测思路。(5)在实验室对钢桁架桥模型进行振动实验,分析不同工况下桁架桥自振频率的变化规律,对比实验结果与有限元模拟结果,结果表明利用固有频率可以对结构进行初步损伤识别,同时验证有限元数值模拟的相对可靠性。
【图文】：

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1图 1.1 韩国首尔圣水大桥垮塌现场Figure 1.1 the site of the collapse of the Seoul Saint water bridge in South Korea

锦江,事故,垮塌事故,吉林省

图 1.2 美国明尼苏达州大桥坍塌现场Figure 1.2 the site of the collapse of the Mississippi bridge in the United States事故三：吉林省道锦江大桥坍塌事件，2010 年 6 月 8 日 20：30 锦江大桥发生垮塌事故，，事故最终造成 6 人死亡。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441

【参考文献】