温度影响下混凝土力学性能及混凝土简支梁动力特性分析与损伤识别方法研究

发布时间：2020-07-17 18:12

【摘要】：随着我国国民经济和交通事业的飞速发展,桥梁建设也在大力发展,在我国基础建设中占有重要地位。然而,桥梁结构在长期使用过程中,不可避免地要受到车辆荷载与冲击、人为因素以及自然灾害等影响,使得桥梁承载力下降,出现结构损伤,甚至发生垮塌,危害着人类生存与健康。国内外专家学者的大量研究表明:环境温度会造成桥梁结构动力特性的显著变化,并往往掩盖了损伤对结构动力特性的影响,因此,如何有效剔除环境温度对结构动力特性的影响,有效地进行结构损伤识别就显得尤为重要。本文依托国家自然科学基金项目“考虑温度效应的桥梁结构模态参数识别技术及损伤识别方法研究”,通过对室外钢筋混凝土简支梁的试验监测,研究了混凝土简支梁随着时间与温度变化的温度场分布,并从试验与理论出发,探讨温度对简支梁模态频率的影响机理,最后,通过概率统计的方法,实现了混凝土简支梁的损伤识别。本文的主要研究内容如下:1、本文介绍了超声波检测原理以及超声波基本参数等概念,对达到指定控制温度的混凝土试件进行试验研究,分析温度变化对混凝土超声波参数的影响。2、研究了混凝土力学性质随温度的变化规律,进行了温度变化对混凝土的动、静弹性模量和轴心抗压强度影响试验,通过数据拟合计算得出动、静弹性模量和轴心抗压强度随温度变化的函数关系。3、进行了混凝土简支梁室外模态试验,研究分析试验梁内部温度场随外界环境温度的变化,得到试验梁前四阶频率与混凝土内部温度分布的关系,将理论与试验相结合,分析温度对简支梁模态频率的影响机理。4、提出了一种结合不确定频率和模态振型数据的概率统计方法,通过比较损伤前后实测的振动数据,用于结构损伤识别。假定测量的振动数据和有限元模型中不确定性的影响包含正态分布随机噪声,利用摄动法计算出结构刚度参数的均值与协方差,定义结构构件中的损伤存在概率来识别损伤。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441
【图文】：

超声检测仪,非金属

声波在固体物质中传播时所发生的反射研究的一种常用无损检测方法。超声波进行能量转换的传感器，可分为纵波换进行发射传播，发射换能器以一特定的一个周期内，一组超声波是由不同频率，而不同频率的声波传播速度各有不同技有限公司的 ZBL-U520 非金属超声检金属超声检测仪采样周期为0.05-4000μs，动态范围为 130db，频带宽度为环境条件。

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VT 波波速，km/s；L 为发射换能器之间的距离，m；T中的传播速度与混凝土内部温度和本身性质有关播速度越慢；混凝土内部越均匀密实，超声波的，即超声波首波前半个周期的幅值，表示超声波凝土存在裂缝时，超声波会发生反射现象，与完幅会降低。频率，即超声波每秒完成周期性变化的振动次数这些声波中频率较大的声波会先产生衰减现象，距离的增加，频率较大的声波会不断衰减，使得内部裂缝越多，超声波频率衰减的程度就会越大F0=0.610kHz F=48.83kHz

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频率较大的声波会不断衰减，使得内部裂缝越多，超声波频率衰减的程度就会越大图 2.3 频谱图，超声波波形通常为衰减的正弦波，如图 2.4 所当混凝土中存在裂缝时，超声波会发生反射等现F0=0.610kHz F=48.83kHz

【参考文献】