弯桥存在损伤时的位移影响线分析

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随着城市化进程的发展,线性灵活外型美观的弯桥被广泛应用于大跨桥梁的桥头引道和大型立体交叉桥中。弯桥相较于直桥具有更复杂的受力特性及变形特点,在车辆超载、混凝土缺陷以及施工设计不当等因素的影响下,极易出现局部损伤。因此对于弯桥损伤的检测研究显得越发重要。  鉴于竖向位移便于测量,其影响线反映移动荷载沿某条车道移动时某一观测点的竖向位移变化规律,利用竖向位移影响线二阶导数可以对弯桥进行损伤检测分析。本文采用梁格法建立了多个混凝土弯桥有限元模型,对数据进行数值分析,并分析了各种因素对损伤检测的影响,主要工作如下:  (1)通过对比分析同一弯桥模型不同横截面位置、不同程度的损伤与同一车道纵桥向不同观测点的竖向位移影响线二阶导数关系,验证了本方法对弯桥损伤位置及损伤程度检测的有效性。  (2)根据弯桥损伤时竖向位移影响线二阶导数的特点,定义其损伤位置相邻荷载作用点的平均值与损伤位置的差值,取绝对值作为评价损伤检测敏感度的指标,指标越大表示损伤检测敏感度越高。  (3)对比分析了同一弯桥模型不同损伤位置,内侧、中间及外侧不同车道的不同横桥向观测点的竖向位移影响线、影响线二阶导数以及损伤检测敏感度的变化特点。研究发现,同一影响线二阶导数对损伤检测的敏感度会因损伤发生位置的不同而不同。当损伤位置未知时,宜分别测量内、外侧车道的两条竖向位移影响线,并进行数据分析。  (4)通过对比分析相同跨径时,曲率半径从R=30m变化至R=220m的20个有限元模型的40组竖向位移影响线数据,发现随着弯桥弯曲程度的增大,外侧车道对损伤检测的敏感度也随之增大,而内侧车道则呈现相反趋势。  以上研究为实际工程中弯桥的损伤检测工作提供了一定的参考依据。
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