基于模态柔度的高桩码头桩基损伤识别

发布时间：2021-11-17 04:55

　　无损、快速的高桩码头桩基检测方法是工程界的研究热点.设计了高桩码头桩基动力损伤识别模型,通过有限元模拟计算和物理模型试验研究模态柔度在高桩码头损伤识别中的适用性.研究结果表明:1)在有限元模拟中模态柔度可准确识别损伤所处位置,损伤程度越大模态柔度变化越大,模态柔度变化量可定性反映结构损伤程度.2)基于试验振型得到的模态柔度可反映损伤位置,但由于测试噪声和试验误差的存在,损伤识别效果没有基于数值模拟计算理想,且不能反映损伤程度.高桩码头桩基模态柔度损伤识别的广泛应用还需要动力测试技术和模态分析技术的进一步发展. 

【文章来源】：水运工程. 2020,(10)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

高桩码头模型振型

将完好工况的前两阶频率值及振型值代入式(3)，计算完好工况下各节点模态柔度;将各损伤工况下的前两阶频率值及振型值代入式(4)，计算完好工况下各节点模态柔度;通过式(5)计算4个工况下的模态柔度差，结果见图4。从图4可以看出:模态柔度较好地识别了桩基的损伤位置，变化量在损伤位置有“尖峰”出现。模态柔度横坐标为节点编号，5号、6号节点为2号桩5号段的两个端点，2号桩5号段损伤时5号节点模态柔度变化量最大，6号节点次之，这是由于5号节点主振型振幅比6号节点大，因此在损伤后5号节点的振型变化量及其衍生出来的模态柔度变化量大于6号节点，由5号节点和6号节点为所有节点中模态柔度变换量最大节点，可判断2号桩基5号段损伤;同样，19号、20号节点为3号桩第19段的两个端点，根据模态柔度变化情况可判断19号段损伤;还可以看出损伤程度越大模态柔度变化量越大，模态柔度变化量可定性反映结构损伤程度。3 基于动力试验的模态柔度损伤识别

高桩码头物理模型几何尺寸、桩身分段及节点编号与有限元模型相同。结构分段上部横梁、纵梁、面板采用C60混凝土浇筑，桩身采用Q235钢管桩，钢管桩底部用10 cm混凝土固定，底部混凝土固结在地面上。试验模型见图5，桩身损伤通过减小桩身截面尺寸实现。动力测试采集设备采用DH5920动态信号采集分析系统，单通道采样频率1 k Hz;拾振器采用YD-186型压电式加速度传感器，传感器频响范围0.2～6.0 k Hz，灵敏度(10’0.03) m V?ms2。在1～28号节点上布置26个传感器(桩身最下面节点14号节点和28节点未布置加速度传感器)，桩身传感器布置见图6。模态测试通过用橡皮锤随机敲击码头不同位置来采集桩身加速度时程响应。图6 2号桩身加速度传感器布置

【参考文献】：
期刊论文
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[2]高桩码头基桩损伤检测技术研究与展望[J]. 周楠,苏静波,吴锋,朱瑞虎,尹璐.  中国港湾建设. 2017(08)
[3]基于残余力向量的高桩码头基桩损伤诊断研究[J]. 张干,孙熙平,王倩,张强.  振动与冲击. 2016(04)
[4]高桩码头桩基动力损伤识别方法[J]. 李肖,苏静波,吉同元,秦网根.  水运工程. 2015(10)
[5]桩基工程检测技术应用及研究综述[J]. 刘峰,崔妍.  水运工程. 2007(09)
[6]构造杂交应力单元的柔度矩阵H对角化方法[J]. 张灿辉,冯伟,黄黔.  计算力学学报. 2002(04)

博士论文
[1]基于动力特性的高桩码头基桩损伤识别方法及承载力检测技术研究[D]. 孙熙平.天津大学 2013
[2]桥梁结构损伤识别的动力指纹方法研究[D]. 冉志红.西南交通大学 2007



本文编号：3500239