輕型薄板擋土墻振動模態(tài)理論與應用研究.pdf

1、輕型薄板擋土墻是目前應用較為廣泛的一種支擋結(jié)構(gòu)，其工程質(zhì)量及在役結(jié)構(gòu)的健康運行對保證基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定與人民生命財產(chǎn)的安全具有重要的意義。然而，目前墻體質(zhì)量檢驗常用的開孔或開槽的破壞性取樣法，效率低、代表性差，已難以滿足工程檢測的需要，迫切需要一種簡便、無損、有效的健康診斷方法，彌補以至取代傳統(tǒng)的檢測方法。為此，本文基于結(jié)構(gòu)動力學基本原理，結(jié)合能量法、功的互等原理、變分原理等理論，利用振動模態(tài)分析理論及試驗模態(tài)參數(shù)提取等現(xiàn)代信號分析手段，依

2、托重慶市科技攻關(guān)計劃項目“滑坡災變預測及安全保障新技術(shù)研究”(編號2006AB7003)及國家杰出青年科學基金資助項目“巖土支護結(jié)構(gòu)損傷檢測與智能診斷理論研究”(編號50625824)，通過理論研究、數(shù)值模擬、現(xiàn)場和室內(nèi)試驗，對輕型薄板擋土墻這一結(jié)構(gòu)一半無限巖土介質(zhì)動力相互作用下的擋墻系統(tǒng)振動模態(tài)理論、試驗模態(tài)參數(shù)測試與提取技術(shù)、擋墻損傷辨識與質(zhì)量評估、墻后土壓力探測等一系列問題進行了比較深入細致的研究。主要工作有：
　　 ①懸

3、臂擋墻受力機理及振動模態(tài)理論研究。采用溫克爾彈性地基上的薄板簡化模型，利用能量法、變分原理、功的互等原理等理論，推導了等厚懸臂擋墻立板彎曲靜力解析解及集中簡諧荷載作用下的受迫振動運動方程和頻率求解公式，并推導了改進Kantorovieh法下等厚懸臂擋墻固有振動頻率與變厚度懸臂擋墻振動微分方程。
　　 ②輕型薄板式擋土墻振動模態(tài)理論研究。以彈性半空間地基理論為基礎(chǔ)，推導了考慮輕型薄板擋土墻一巖土介質(zhì)耦合動力相互作用的振動模態(tài)微分方

4、程，并對其求解原則及溫克爾簡化彈性地基上振動的微分方程、邊界條件和耦合方程進行了探討。
　　 ③輕型薄板式擋土墻試驗模態(tài)測試與參數(shù)識別技術(shù)研究。著重對模態(tài)測試激振及參數(shù)識別后處理技術(shù)進行了研究，對DFC-2高彈性聚能力錘力譜能量大小及分布的主要因素進行了探討，并對力譜性能的控制技術(shù)進行了分析。
　　 ④集中質(zhì)量參數(shù)法懸臂擋墻理論模態(tài)與健康診斷研究。通過現(xiàn)場試驗，對懸臂擋墻系統(tǒng)模態(tài)振型、頻率進行了測試與計算，并基于集中質(zhì)量

5、參數(shù)法對墻體結(jié)構(gòu)局部損傷及傾覆和滑移兩種典型破壞模式下健康診斷方法進行了研究。
　　 ⑤輕型薄板擋土墻模態(tài)完整法數(shù)值模擬及土壓力反演分析研究。對錨桿擋墻振動模態(tài)數(shù)值模擬時動力邊界及擋墻一巖土體接觸面耦合的處理方法進行了研究，解決了低應變下墻土系統(tǒng)振動模態(tài)模擬的關(guān)鍵問題，并通過振動模態(tài)參數(shù)受土壓力影響這一特定的關(guān)系，通過假定土壓力分布形式，以有限元模態(tài)頻率與試驗模態(tài)的頻率的接近程度作為指標進行土壓力的反演分析，結(jié)果表明，反演精度與