【摘 要】
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桥梁是交通工程中重要的结构形式,随着服役的年限增长,桥梁结构的安全性日益受到专家学者的关注,对于桥梁结构的损伤识别研究成为近些年研究的焦点,如何对桥梁结构的损伤位置
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桥梁是交通工程中重要的结构形式,随着服役的年限增长,桥梁结构的安全性日益受到专家学者的关注,对于桥梁结构的损伤识别研究成为近些年研究的焦点,如何对桥梁结构的损伤位置及损伤程度的定量分析进行快速准确地识别成为亟待解决的问题。本文基于以上问题,对钢桥梁结构进行了静动力信号的损伤识别,主要包括以下三个方面内容:(1)研究了刚度矩阵中的单元与整体刚度矩阵的集成规律,以及刚度矩阵中的单元与整体刚度矩阵的对应关系。在整体刚度矩阵中求单元刚度矩阵的位置。在整体结构坐标系中,根据单元数与结点数之间的相关关系建立了系统化的关联表。为组合结构的整体刚度矩阵集成和构件单元刚度矩阵的定位提供简便的方法,同时加快损伤识别的效率。(2)在基于静力信号在桥梁结构的损伤识别的研究上,引入刚度灵敏度矩阵进行损伤识别,建立结构构件损伤前后的变形差与损伤因子的函数关系,采用最小二乘法求解结构分析模型得到结构所有构件的损伤因子。分析了四种不同损伤工况下的识别结果,同时对实验室的钢桥梁模型进行静力响应试验分析对比,验证了刚度灵敏度矩阵法的可行性。(3)在动态损伤识别研究中,利用静态或者动态试验中易于测得的前几阶模态计算出结构的柔度矩阵,在考虑了结构特征值的同时对柔度矩阵和特征值进行Taylor展开分别得到两者的灵敏度矩阵。采用结构特征值与柔度灵敏度矩阵组合的联合灵敏度法对桥梁结构进行损伤分析,对不同构件不同程度的损伤分别进行模拟,同时考虑了在不同测量噪声环境下的识别情况,结果较为良好。结构损伤识别研究是一项复杂的工作,静力信号的识别方法虽能进行试验分析,但受测量精度的影响不能得到精确的结果,在实际操作中也存在一些困难;关于动力信号的研究上,利用结构的频率信息进行损伤识别已能够获得较好的结果,但包含结构更多信息的振型参数在实测中难以获得,本文采用的动力信号损伤识别方法也是理论基础上的有限元模拟,为今后的实际工程应用提供帮助。
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