基于轉(zhuǎn)角的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與狀態(tài)評(píng)估.pdf

1、近年來(lái)，橋梁損壞、倒塌事故頻發(fā)。為保證在役橋梁的安全運(yùn)行，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)意義重大。雖然對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究已歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，但是基于轉(zhuǎn)角測(cè)量技術(shù)的傾角儀法作為橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的新方法，對(duì)其研究還不是很充分。因此，本文從傾角儀獲得的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)出發(fā)，進(jìn)一步探討其在橋梁撓度監(jiān)測(cè)與承載力評(píng)估中的應(yīng)用，同時(shí)研究基于轉(zhuǎn)角響應(yīng)的轉(zhuǎn)角模態(tài)分析理論在結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別、損傷識(shí)別和動(dòng)撓度計(jì)算中的應(yīng)用。具體地，本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　

2、(1)經(jīng)過(guò)廣泛的文獻(xiàn)調(diào)研，總結(jié)了多種目前已有的橋梁撓度測(cè)量的方法，分析了每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合橋梁變形理論，介紹了一種撓度測(cè)量的間接方法——傾角儀法，并重點(diǎn)研究了基于轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)的多種撓度擬合算法，包括:基于最小二乘原理的分跨擬合法、三次樣條插值法、有理三次樣條插值法以及積分法。通過(guò)ANSYS有限元軟件對(duì)簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁在靜載、移動(dòng)荷載的響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，比較、分析了以上各種算法的精度、計(jì)算速度以及相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)布置方案。進(jìn)行了室內(nèi)

3、簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁動(dòng)、靜荷載實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)測(cè)截面轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)和撓度驗(yàn)證了上述撓度擬合算法的正確性。
　　(2)根據(jù)模態(tài)分析理論，總結(jié)了現(xiàn)有的位移模態(tài)、應(yīng)變模態(tài)、曲率模態(tài)以及長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)的原理和方法。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)連續(xù)體的振動(dòng)微分方程，建立了轉(zhuǎn)角響應(yīng)的模態(tài)模型，給出了轉(zhuǎn)角頻響函數(shù)的表達(dá)式和轉(zhuǎn)角振型正交的關(guān)系式，并介紹了基于轉(zhuǎn)角模態(tài)分析理論的損傷識(shí)別方法，包括模態(tài)曲率法、轉(zhuǎn)角模態(tài)差分法、長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)法。通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁在隨機(jī)荷載下的響

4、應(yīng)進(jìn)行ANSYS數(shù)值模擬，用頻譜分析方法識(shí)別了轉(zhuǎn)角模態(tài)參數(shù)，驗(yàn)證了轉(zhuǎn)角模態(tài)分析理論的正確性。人為的引入多級(jí)損傷，研究了轉(zhuǎn)角模態(tài)在損傷識(shí)別的應(yīng)用。
　　(3)通過(guò)ANSYS有限元軟件模擬了簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁在隨機(jī)荷載下的轉(zhuǎn)角響應(yīng)，研究了模態(tài)矩陣法在結(jié)構(gòu)動(dòng)位移計(jì)算方面的應(yīng)用。模擬發(fā)現(xiàn)，利用前三階模態(tài)矩陣可較好的得到結(jié)構(gòu)的動(dòng)位移時(shí)程，在理論上證明了轉(zhuǎn)角模態(tài)矩陣法可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的動(dòng)撓度監(jiān)測(cè)。
　　(4)簡(jiǎn)要介紹了舊橋承載力評(píng)估的基本方法，