【摘要】：随着现代交通事业的飞速发展,特大型桥梁结构不断涌现,桥梁数量日益增多。为了保证桥梁结构的安全性并满足使用要求,快速有效地发现桥梁结构或构件的损伤,及时掌握运营桥梁的健康状况,已经成为一个迫切需要解决的问题。 本文首先针对当前桥梁结构损伤研究这一热点问题,进一步明确了桥梁健康诊断的内涵,其内容包括结构损伤分析与估计、损伤评价与决策这两方面。系统阐述了当前结构健康诊断的中心环节——结构损伤识别的各种方法研究现状,并根据其中存在的主要问题展望了这一领域发展趋势。 对子结构刚度修正的结构损伤识别方法,用一简支梁算例验证其理论上的可行性; 为解决损伤识别过程中理论自由度与实测自由度匹配问题,本文讨论了模态扩阶和模态减缩这两类方法; 并对实际测量中噪声问题作了探讨。 由于各种模态扩阶方法依赖于分析结构的刚度及质量精确度,因此对受损结构模态数据进行扩阶时,就不可避免地引入误差,从而导致识别结果的失败; 用模态减缩法实现自由度匹配,能够准确识别结构损伤位置及程度,但这需要以增加测点为代价,同时还要使用迭代算法。 在单样本确定性方法识别损伤时,测量噪声影响很大,且无法消除。由于桥梁监测系统能够提供连续稳定测试数据,因此文章使用统计平均方法来消除振型测量噪声的干扰。 【关键词】：桥梁健康诊断 损伤识别 子结构刚度修正 模态扩阶 模态减缩 统计方法
【学位授予单位】：石家庄铁道学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U446.2
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2006.048263
【目录】：

• 第一章 绪论8-17
• 1.1 概述8-9
• 1.2 桥梁健康诊断9-10
• 1.3 研究发展现状10-15
• 1.3.1 动力指纹法11-12
• 1.3.2 模型修正法12-13
• 1.3.3 其它结构损伤诊断方法13-15
• 1.4 桥梁健康诊断存在的主要问题及未来研究方向15-16
• 1.5 本文的研究内容16-17
• 第二章 桥梁结构损伤识别有限元模型的建立及损伤识别过程17-31
• 2.1 桥梁结构损伤识别有限元模型的建立17-24
• 2.1.1 ANSYS 理论基础及分析思路17-18
• 2.1.2 ANSYS 分析流程18-19
• 2.1.3 桥梁结构损伤有限元模型建立应注意的问题19-21
• 2.1.4 ANSYS 中杆单元简介21
• 2.1.5 ANSYS 中梁单元简介21-22
• 2.1.6 ANSYS 中壳单元简介22-23
• 2.1.7 ANSYS 中超单元(子结构)及其使用流程23-24
• 2.2 识别过程24-29
• 2.2.1 识别基本思路24-25
• 2.2.2 系统响应测试——环境随机激振法25-26
• 2.2.3 模态选取26-27
• 2.2.4 理论模型模态数据和实测模态数据的匹配27
• 2.2.5 测量噪声的解决27-28
• 2.2.6 算法的实现28
• 2.2.7 具体识别的两种情况28-29
• 2.3 小结29-31
• 第三章 基于子结构刚度修正的损伤识别31-49
• 3.1 动力学问题的一般理论31-34
• 3.1.1 多自由度线性系统振动的理论基础31-33
• 3.1.2 低阶模态求解理论33-34
• 3.2 子结构刚度修正识别理论34-37
• 3.3 此方法识别应用中的相关问题37-48
• 3.3.1 对实测模态进行质量规一化37-38
• 3.3.2 测量模态选取准则38-39
• 3.3.3 理论模型自由度和实测数值的匹配39-48
• 3.3.4 噪声48
• 3.4 小结48-49
• 第四章 识别算法的应用实例49-72
• 4.1 简支梁损伤识别49-66
• 4.1.1 模型概况49
• 4.1.2 子结构刚度修正的理论识别49-56
• 4.1.3 模态扩阶识别56-60
• 4.1.4 模态减缩识别60-62
• 4.1.5 有测量噪声识别62-66
• 4.2 平面桁架损伤识别66-69
• 4.2.1 模型概况及结构划分66-67
• 4.2.2 损伤模拟识别67-69
• 4.3 小结69-72
• 第五章 结论与建议72-74
• 5.1 结论72-73
• 5.2 建议73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文79
• 个人简历79
• 已发表的学术论文79