基于柔度矩阵的简支梁桥评定及损伤识别方法

发布时间：2017-08-22 00:28

  本文关键词：基于柔度矩阵的简支梁桥评定及损伤识别方法

  更多相关文章： 承载力评定 动力测试 模态柔度矩阵 振型质量归一化 损伤因子 有限元计算 试验梁

【摘要】：桥梁是交通运输中的关键工程,及时掌握桥梁结构的技术状况是保证交通畅通、减少损失的重要手段。现阶段识别桥梁承载能力的静载试验方法成本高、时间长,而动力试验方法理论上可以快速检测结构损伤,并节省试验经费。该方法具有较高的研究和应用价值。现行的桥梁承载能力评定规程首先通过静载试验获得桥梁在荷载作用下的变形,进而根据规程中的方法计算桥梁的承载能力。本文使用柔度矩阵的方法计算得到桥梁在荷载作用下的模态挠度,再与现行的桥梁承载能力评定规程相结合,快速评定结构的承载能力,并能够识别结构的损伤位置。本文首先分别对模态柔度矩阵方法和基于附加质量的振型质量归一化方法进行了推导,并用有限元方法进行了影响因素分析；随后推导了基于柔度矩阵灵敏度的损伤因子计算方法,并用有限元进行了影响因素分析；最后通过试验梁的动力测试及损伤模拟试验,应用以上理论方法对测试数据进行了处理分析,验证了上述方法在实际应用中的可行性。通过有限元计算分析及试验梁的试验结果分析可知,使用基于附加质量的振型质量归一化方法和模态柔度矩阵法可以较为准确的计算出桥梁在荷载作用下的模态挠度,进而可以与现行的桥梁承载能力评定规程相结合,得到桥梁的技术状况；使用基于柔度矩阵灵敏度和广义柔度矩阵灵敏度的损伤因子计算方法相结合,可以较好的识别出桥梁损伤的位置。
【关键词】：承载力评定 动力测试 模态柔度矩阵 振型质量归一化 损伤因子 有限元计算 试验梁
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U446;U448.217
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-20
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 结构损伤识别研究现状12-17
• 1.2.1 局部无损检测损伤识别研究现状12-13
• 1.2.2 基于动力特性的结构损伤识别研究现状13-16
• 1.2.3 基于柔度矩阵的承载能力动力评定研究现状16-17
• 1.3 研究内容及技术路线17-19
• 1.4 本章小结19-20
• 2 模态柔度矩阵方法推导及影响因素分析20-34
• 2.1 模态柔度矩阵方法推导20-24
• 2.2 模态柔度矩阵影响因素分析24-33
• 2.2.1 有限元模型建立24-27
• 2.2.2 振型参与质量对计算结果的影响分析27-29
• 2.2.3 外力作用方式对计算结果的影响分析29-31
• 2.2.4 外力大小对计算结果的影响分析31-32
• 2.2.5 有限元模型对计算结果的影响分析32-33
• 2.3 本章小结33-34
• 3 振型质量归一化方法推导及影响因素分析34-44
• 3.1 基于附加质量的振型质量归一化方法推导34-36
• 3.2 振型质量归一化影响因素分析36-43
• 3.2.1 四种不同计算方法的结果对比37-40
• 3.2.2 不同附加质量方式的结果对比40-43
• 3.3 本章小结43-44
• 4 基于柔度矩阵的损伤因子方法推导及影响因素分析44-62
• 4.1 基于柔度矩阵的损伤因子方法推导44-48
• 4.2 结构特性矩阵的计算及处理48-51
• 4.3 基于柔度矩阵的损伤因子影响因素分析51-61
• 4.3.1 结构损伤模拟52-53
• 4.3.2 结构特性计算53-54
• 4.3.3 结构损伤因子计算54-61
• 4.4 本章小结61-62
• 5 试验验证62-82
• 5.1 试验对象62-63
• 5.2 试验梁动力特性测试63-70
• 5.2.1 动力特性测试方法及仪器选择63-66
• 5.2.2 试验梁损伤模拟66-67
• 5.2.3 试验梁及附加质量后动力特性测试67-70
• 5.3 数据处理70-80
• 5.3.1 损伤前实测频率和计算频率随附加质量的变化对比70-73
• 5.3.2 损伤前试验梁模态柔度矩阵计算位移结果73-76
• 5.3.3 损伤后实测频率和计算频率随附加质量的变化对比76-77
• 5.3.4 损伤后试验梁模态柔度矩阵计算位移结果77-79
• 5.3.5 损伤后损伤因子计算79-80
• 5.4 本章小结80-82
• 6 结论与展望82-86
• 6.1 结论82-83
• 6.2 展望83-86
• 参考文献86-90
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果90-94
• 学位论文数据集94

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本文编号：716047