基于裂縫參數(shù)的簡(jiǎn)支梁橋動(dòng)態(tài)模型修正

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1、承諾書本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)可以有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱,可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本承諾書)作者簽名：日期：南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論1.1引言隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)也迎來一個(gè)輝煌燦爛的時(shí)

2、代。普通公路和高速公路的發(fā)展，極大地提高了中國(guó)公路網(wǎng)的整體技術(shù)水平，優(yōu)化了交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，有力地促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步。相對(duì)于其他基礎(chǔ)設(shè)施，公路橋梁造價(jià)高、投資大、社會(huì)效益和影響巨大，公路橋梁的運(yùn)營(yíng)情況更值得關(guān)注。由于交通的需要，近年來我國(guó)的江河湖海上和城市內(nèi)，都修建了許多特大和大、中型橋梁，包括鐵路橋梁、公路橋梁、公鐵兩用橋和城市的立交橋等[1]。這些橋梁在建設(shè)中和運(yùn)營(yíng)管理期間，都需要進(jìn)行大量常規(guī)的技術(shù)檢測(cè)工作，以確保工程的設(shè)計(jì)要求和施工質(zhì)量及運(yùn)行安全[2]。而同時(shí)許多早期修建的橋梁結(jié)構(gòu)，由于年久失修，導(dǎo)致橋梁局部出現(xiàn)了一些病害[3]，例如，混凝土表面脫落，鋼筋外露；混凝土碳化、鹽蝕嚴(yán)

3、重，使主要受力截面的抗壓性能受到削弱等等不一而足。因此，只有通過檢測(cè)，評(píng)價(jià)其使用可靠度、估計(jì)其剩余壽命，才能為橋梁主管部門的決策提供依據(jù)。混凝土橋梁的檢測(cè)離不開荷載試驗(yàn)[4]。在過去一段時(shí)間里，人們主要采用靜載試驗(yàn)方法來評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力。雖然靜載試驗(yàn)比較直觀，但是靜載試驗(yàn)所需的設(shè)備笨重、試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，費(fèi)用高，并且影響橋梁的正常運(yùn)營(yíng)[5]。況且橋梁結(jié)構(gòu)除了承受本身自重和各種附加恒載以外，還要承受交通載荷已及受到風(fēng)載、氣候等種種復(fù)雜因素的影響，故對(duì)橋梁進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)顯得十分必要[6]。近年來，橋梁動(dòng)載試驗(yàn)由于工作量較小，費(fèi)用低，試驗(yàn)時(shí)間短，操作方便、快捷而受到青睞，因此，橋梁動(dòng)載試驗(yàn)迅速發(fā)展起

4、來，并得到了廣泛的應(yīng)用[7][8]。1.2國(guó)內(nèi)外動(dòng)測(cè)法結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)研究的研究現(xiàn)狀橋梁動(dòng)載試驗(yàn)是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型、動(dòng)力沖擊系數(shù)、動(dòng)力響應(yīng)（加速度、動(dòng)撓度）等參量的試驗(yàn)項(xiàng)目，從而宏觀判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度、運(yùn)營(yíng)性能[9]。1.2.1橋梁自振特性測(cè)試方法的發(fā)展概況早在20世紀(jì)四五十年代，在航空工業(yè)中就采用共振實(shí)驗(yàn)確定系統(tǒng)的固有頻率。60年代，發(fā)展了多點(diǎn)單相正弦激振、正弦多頻單點(diǎn)激勵(lì)，通過調(diào)力調(diào)頻分離模態(tài)，制造出商用模擬式頻響函數(shù)分析儀。60年代后期到70年代，出現(xiàn)了各種瞬態(tài)和隨機(jī)激振、頻域模態(tài)分析識(shí)別技術(shù)[10]。隨著數(shù)字式動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)和計(jì)算

5、機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得以單入單出和單入多出為基礎(chǔ)識(shí)別方1基于裂縫參數(shù)的簡(jiǎn)支梁橋動(dòng)態(tài)模型修正式的模態(tài)分析技術(shù)普及到各個(gè)工程領(lǐng)域，在結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)修改和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及聲控分析等方面的應(yīng)用研究異?；钴S，尤其是基于FEM、EMA和最優(yōu)控制理論的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)修改和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，取得了豐碩的研究成果[11]。目前，模態(tài)分析技術(shù)在我國(guó)己成為一門重要工程技術(shù)，不僅僅是研究單位從事研究的理論課題。模態(tài)參數(shù)識(shí)別是實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的核心。模態(tài)參數(shù)識(shí)別已發(fā)展到有多種成熟的方法，最常用的方法是基于最小二乘法的曲線擬合法，其含義是，根據(jù)理論模態(tài)分析選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，使測(cè)得的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c數(shù)學(xué)模型之差最小。按

6、照不同的參數(shù)模型，模態(tài)參數(shù)識(shí)別分為頻域模態(tài)參數(shù)識(shí)別和時(shí)域模態(tài)參數(shù)識(shí)別[12]。以頻響函數(shù)（傳遞函數(shù)）為基礎(chǔ)的參數(shù)識(shí)別稱為頻域參數(shù)識(shí)別以時(shí)域信號(hào)（脈沖響應(yīng)函數(shù)或自由振動(dòng)響應(yīng)）為基礎(chǔ)的參數(shù)識(shí)別稱為時(shí)域參數(shù)識(shí)別。頻域法已發(fā)展得相當(dāng)成熟。由于時(shí)域法所用設(shè)備簡(jiǎn)單，尤其是可只根據(jù)自由響應(yīng)而無(wú)需激勵(lì)就可進(jìn)行參數(shù)識(shí)別而受到普遍重視。在識(shí)別除振型外的其他模態(tài)參數(shù)時(shí)，按照使用響應(yīng)信號(hào)的數(shù)目分為局部識(shí)別和整體識(shí)別兩種，按照使用激勵(lì)和響應(yīng)的數(shù)目分為單入單出（SISO）識(shí)別法、單入多出（SIMO）識(shí)別法和多入多出（MIMO）識(shí)別法[13]。SISO屬于局部識(shí)別、SIMO和MIMO屬于整體識(shí)別。在SISO頻域模態(tài)參數(shù)識(shí)

7、別中，按照模態(tài)密集程度不同，可分為單模態(tài)識(shí)別和多模態(tài)識(shí)別。前者將待識(shí)別的各階模態(tài)看作與其他模態(tài)獨(dú)立的單自由度系統(tǒng)，適于阻尼較小、模態(tài)較分散的情形。后者將待識(shí)別的幾階模態(tài)看作是耦合的，并考慮擬合頻段以外的模態(tài)影響。對(duì)于阻尼較大，模態(tài)較密集的情況，必須用多模態(tài)參數(shù)識(shí)別法。1.1橋梁動(dòng)載試驗(yàn)沖擊荷載測(cè)試的發(fā)展概況隨著交通事業(yè)的迅猛發(fā)展，在公路與城市道路上，汽車車輛的載重及運(yùn)行速度不斷提高，同時(shí)，高強(qiáng)材料的使用致使橋