基于结构动力特性的悬索桥损伤识别方法研究

发布时间：2017-09-18 21:05

  本文关键词：基于结构动力特性的悬索桥损伤识别方法研究

  更多相关文章： 地锚式悬索桥 动力特性 Midas Civil 损伤识别指标 小波分析

【摘要】：地锚式悬索桥作为跨度超过千米的大跨度桥梁的首选桥型,往往起着跨越巨大障碍、方便社会交通的重要作用,有时甚至关乎国家和社会的稳定,且大跨度悬索桥的施工技术复杂、造价高。对于整体特征表现为柔性的大跨度悬索桥,其动力响应对结构安全和稳定性的影响比静力响应要显著的多。故利用悬索桥动力特性参数进行结构损伤识别的研究具有重要的理论意义和广泛的实用价值。论文从常用于结构动力分析的模态分析方法入手,介绍了模态分析的理论;对用于损伤识别的损伤指标构造以及小波分析用于损伤识别的原理进行了详细的阐述。论文依托工程青草背长江大桥为一主跨为788米的大跨径地锚式悬索桥。考虑到地锚式悬索桥的加劲梁刚度通常比主缆和主塔的刚度低,因此本文重点对加劲梁的损伤识别进行研究。首先,使用桥梁设计通用软件Midas Civil对依托工程建立仿真有限元分析模型,进行动力特性分析,提取加劲梁前10阶模态的频率值;同时,使用数据处理软件matlab对连续监测1小时的加劲梁实测动力特性数据进行频谱分析;通过对比频谱分析与有限元计算结果发现桥梁的运营状况良好,不存在明显的损伤。然后,使用Midas Civil对依托工程建立加劲梁施加模拟损伤的仿真有限元分析模型,进行动力特性分析,提取加劲梁前10阶模态的频率值、振型值,利用中心差分公式近似计算曲率值,构造模态频率差、模态振型差、曲率模态差指标用于损伤识别,研究各指标对损伤识别的敏感程度高低、对损伤定位的准确程度和与损伤程度之间的对应关系;分析结果表明,三项指标均可识别损伤且均与损伤程度呈正向关系,模态频率差指标无法定位损伤,模态振型差指标存在损伤位置误判的可能,曲率模态差指标可准确的定位损伤。最后,使用小波分析中的Guass2小波基函数对损伤后的振型和曲率有限元数据进行处理,实现在无原始无损伤数据的情况下进行损伤识别和定位的工作。
【关键词】：地锚式悬索桥 动力特性 Midas Civil 损伤识别指标 小波分析
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U446;U448.25
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 桥梁健康监测概述9-15
• 1.1.1 健康监测的概念9
• 1.1.2 健康监测的意义9-10
• 1.1.3 健康监测系统的组成及主要内容10-15
• 1.2 地锚式悬索桥动力特性的监测15-19
• 1.2.1 研究现状与发展趋势15-19
• 1.2.2 不足之处19
• 1.3 本文主要研究内容19-20
• 1.3.1 选题背景19
• 1.3.2 本文的主要研究内容和方法19-20
• 第二章 模态分析理论20-28
• 2.1 模态分析方法概述20-23
• 2.1.1 模态分析的概念20-21
• 2.1.2 模态分析的应用21-22
• 2.1.3 模态参数识别的基本方法22-23
• 2.2 基于模态分析的损伤识别方法概述23-27
• 2.2.1 模态分析用于损伤识别的基本原理23-24
• 2.2.2 损伤识别方法简述24-26
• 2.2.3 常用损伤识别指标26-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 基于模态分析的悬索桥损伤识别28-73
• 3.1 青草背长江大桥工程概况28-33
• 3.1.1 工程概况28-29
• 3.1.2 设计标准29
• 3.1.3 有限元模型的建立29-31
• 3.1.4 青草背长江大桥健康监测系统概述31-33
• 3.2 青草背长江大桥实测动力数据分析33-35
• 3.3 基于固有频率的分析结果35-47
• 3.3.1 工况划分35-36
• 3.3.2 单损伤分析结果36-42
• 3.3.3 多损伤分析结果42-46
• 3.3.4 结论46-47
• 3.4 基于振型差的分析结果47-60
• 3.4.1 工况划分48
• 3.4.2 单损伤分析结果48-54
• 3.4.3 多损伤分析结果54-59
• 3.4.4 结论59-60
• 3.5 基于曲率模态的分析结果60-71
• 3.5.1 工况划分61
• 3.5.2 单损伤分析结果61-66
• 3.5.3 多损伤分析结果66-70
• 3.5.4 结论70-71
• 3.6 本章小结71-73
• 第四章 基于模态参数小波分析的悬索桥损伤识别73-90
• 4.1 小波分析方法理论简述73-74
• 4.1.1 小波变换进行损伤识别的原理73
• 4.1.2 小波基函数的选取73-74
• 4.2 基于振型小波变换的损伤识别方法74-83
• 4.2.1 工况划分74
• 4.2.2 单损伤分析结果74-82
• 4.2.3 多损伤分析结果82-83
• 4.2.4 小结83
• 4.3 基于曲率小波变换的损伤识别方法83-88
• 4.3.1 单损伤分析结果84-86
• 4.3.2 多损伤分析结果86-88
• 4.3.3 小结88
• 4.4 本章小结88-90
• 第五章 结论与展望90-92
• 5.1 结论90-91
• 5.2 展望91-92
• 致谢92-93
• 参考文献93-96
• 在学期间发表的论文著作及取得的成果96

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本文编号：877474