钢管混凝土系杆拱桥动力分析及损伤识别-海洋工程结构专业论文.docxVIP

武汉理工大学硕士学位论文摘要 武汉理工大学硕士学位论文 摘要 钢管混凝土拱桥具有较强的跨越能力和便于施工的优点，使得钢管混凝土 拱桥日益向大跨度方向迈进。随着跨度的增大，许多问题随之而来，其中安全 性问题尤为突出。工程结构在复杂的服役环境中常会遭受各种损伤，这些损伤 的积累容易引发结构灾难性事故的发生，因此研究结构的早期损伤识别问题， 对结构的安全性具有重要的实际意义。 本文以曲率模态为识别参数，针对具有多损伤区域的悬臂梁结构进行了损 伤仿真分析。曲率模态是一种能够反映结构局部特征变化的模态参数，它可以 通过结构的各阶振型得到，对局部结构变化的敏感性高于振型和频率。首先通 过模态分析得到结构振型，再运用差分就可以得到曲率模态。从理论上讲，结 构的局部裂缝或损伤必然会导致结构局部刚度降低，使得损伤处的曲率斜度增 大，从而引起曲率模态振型数值发生突变。根据这一原理运用曲率模态可以检 出结构存在的损伤。 梁结构损伤位置识别的柔度曲率法，既有高的灵敏度，又避免了使用原结构 的模态参数，对于没有原始结构模态参数的损伤识别技术显得尤为重要。算法 具有计算量小和简便易行的优点，而且仅需要低阶模态信息即可获得较好的识 别效果。 小波变换具有在时域和频域内表征信号局部特性的能力，能够在不同尺度 下对结构响应中的突变信号进行放大和识别。本文在曲率模态基础上，改进了 一种基于小波变换的梁式结构损伤识别方法。利用双正交小波函数对损伤前后 结构的曲率模态进行小波变换，通过小波变换系数的变化和分布情况建立了结 构损伤指标，可判定损伤存在，确定损伤位置和估计损伤程度，并通过悬臂梁 的数值模拟对该方法的可行性进行了验证。 利用ANSYS有限元通用软件，对一座下承式钢管混凝上拱桥进行了有限元 模拟研究，求出了自振频率、振型等动力参数，对其振型特征进行了分析。由 于主要受力构件是拱肋及吊杆，所以本文分别分析了拱肋L／2截面、L／4截面及 8#吊杆不同损伤程度下的动力特性，得出结构整体动力特性的变化规律，并通 过该动力特性变化规律实现了对拱肋及吊杆的损伤识别。桥梁实例分析说明采 武汉理工大学硕士学位论文用有限元计算的自振特性数值和实测值较相近，能够基本反映结构的实际状况， 武汉理工大学硕士学位论文 用有限元计算的自振特性数值和实测值较相近，能够基本反映结构的实际状况， 还可为桥梁使用过程中的健康检测和维护提供基础性数据。 关键词：钢管混凝土系杆拱桥，柔度曲率，小波变换，曲率模态，损伤识别 Ⅱ 武汉理工大学硕士学位论文Abstract 武汉理工大学硕士学位论文 Abstract The advantage of strong leap ability and easy construction make the concrete-filled steel tube arch bridge toward large span day by day．With the increase of the span，a lot of questions are following，among them the security question is particularly outstanding．Engineering structures serving in complicated environment often suffer different kinds of damages，accumulation of such damages easily results in catastrophes，so it is very important for safety of structures to detect the early damages of structures． Based on the curvature mode，the cantilever beam with multiple damaged locations was presented on the paper．Curvature mode can perfectly reflects local characteristics variety of structure．It can be obtained throuIgh series modes of structure，whose sensibility excels mode and frequency．The easiest method to obtain curvature mode is to work out the displacement mode first，then calculate the cu