【摘 要】
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虚拟变形法诞生之初用于结构快速重分析,然后逐渐发展至用于结构损伤识别。然而,目前静力虚拟变形法在结构损伤识别中的应用仍局限于平面桁架结构以及桥梁吊杆。因此,本文进行了静力虚拟变形法用于桥梁结构梁单元的损伤识别研究,进一步拓展了静力虚拟变形法在结构损伤识别中的应用范围。主要工作内容及结论如下:(1)在已有的静力虚拟变形法损伤识别理论的基础之上引入应变转换矩阵,将基于静力虚拟变形法的损伤识别理论的应用
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虚拟变形法诞生之初用于结构快速重分析,然后逐渐发展至用于结构损伤识别。然而,目前静力虚拟变形法在结构损伤识别中的应用仍局限于平面桁架结构以及桥梁吊杆。因此,本文进行了静力虚拟变形法用于桥梁结构梁单元的损伤识别研究,进一步拓展了静力虚拟变形法在结构损伤识别中的应用范围。主要工作内容及结论如下:(1)在已有的静力虚拟变形法损伤识别理论的基础之上引入应变转换矩阵,将基于静力虚拟变形法的损伤识别理论的应用范围从平面桁架和桥梁吊杆拓展到了桥梁结构梁单元,并构建了与空间梁单元三种变形相对应的三个损伤因子分量。(2)重新构建了静力虚拟变形法的损伤识别目标函数,并根据目标函数变量具有特定上下限的特点,引入模拟退火法用于损伤识别目标函数的求解。此外,用MATLAB编写目标函数求解程序,实现了目标函数的精确求解。(3)以平面桁架有限元模型为算例,对静力虚拟变形法在平面桁架结构损伤识别的可行性以及模拟退火法用于损伤识别目标函数求解的适用性进行了验证。其结果表明:静力虚拟变形法在平面桁架损伤识别中,识别结果精确;模拟退火法在损伤识别目标函数求解中,适用性很好。(4)以连续梁有限元模型为算例,设计了六种不同损伤程度和损伤位置的损伤工况,详细介绍了运用静力虚拟变形法进行损伤识别的过程,对静力虚拟变形法用于三维梁单元损伤识别的适用性和准确性进行了研究。其结果表明:静力虚拟变形法在连续梁单元的损伤识别中,损伤定位准确,损伤定量精确。(5)以某一实桥为研究对象,根据静力虚拟变形法的损伤识别原理,划分损伤识别单元、布置传感器并设计了桥梁静载试验。然后根据静载试验数据和有限元模型计算结果,计算桥梁空心板梁各单元的损伤程度,最后以现场实际观测情况对损伤识别结果进行了验证。
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