基于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的橋梁快速診斷技術(shù)研究

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1、中嫌A航六奢硬士學(xué)位論文基于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的橋梁快速診斷技術(shù)研究研究生姓名：金喜莎導(dǎo)師姓名：張獻(xiàn)民教授2015年5月5日中國(guó)民航大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研宂成果，也不包含為獲得中國(guó)民航大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。研究生簽名：/公辜帝曰期：川5年孓馬5曰中國(guó)民航大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明中國(guó)民航大

2、學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研宄所、國(guó)家圖書館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布（包括刊登）論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布（包括刊登）授權(quán)中國(guó)民航大學(xué)研宂生部辦理。研宄生簽名：-導(dǎo)師簽名日期：別s斗叫叫分類號(hào)：U446.3密級(jí)：公開UDC：625學(xué)號(hào)：1208006中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文基于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的橋梁快速診斷技術(shù)研究研究生姓名：金喜莎導(dǎo)師姓名：張獻(xiàn)民教授申請(qǐng)學(xué)位類別：工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱

3、：道路與鐵道工程所在院系：機(jī)場(chǎng)學(xué)院論文答辯日期：2015年5月5日2015年5月5日ResearchinBridgeRapidDiagnosisBasedonDynamicTestADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYJINXi-shaSupervisedbyProf.ZHANGXian-minAirportCollegeCivilAviationUniversityofChinaMay20

4、15摘要目前已有的橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法主要有靜力荷載試驗(yàn)法和動(dòng)力試驗(yàn)法。其中靜載試驗(yàn)法需長(zhǎng)時(shí)間中斷交通、耗時(shí)耗力；已有的動(dòng)力試驗(yàn)法多以獲得橋梁結(jié)構(gòu)的模態(tài)信息作為評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)性能的依據(jù)，其理論方法尚不夠成熟，且實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)損傷靈敏度較弱。擬靜力荷載試驗(yàn)是介于靜力荷載試驗(yàn)和動(dòng)力荷載試驗(yàn)之間的一種試驗(yàn)方法。通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)應(yīng)變或撓度影響線分析對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)承載能力進(jìn)行評(píng)定。擬靜力荷載試驗(yàn)由于其對(duì)試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集設(shè)備的精度要求較高，在我國(guó)一直未得到大范圍的應(yīng)用。本課題在河北省交通科學(xué)基金資助下，提出基于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的橋梁快速診斷技術(shù)。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)包括動(dòng)力模態(tài)試驗(yàn)

5、和動(dòng)力荷載荷載試驗(yàn)。動(dòng)力模態(tài)試驗(yàn)通過(guò)采集橋梁結(jié)構(gòu)在正常交通量和大地振動(dòng)激勵(lì)下的加速度信號(hào)，對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作傅里葉變換，得到橋梁結(jié)構(gòu)的頻率、振型、阻尼比、剛度等。動(dòng)力荷載試驗(yàn)通過(guò)在橋面施加指定路徑的標(biāo)準(zhǔn)加載車車輛荷載，采集橋梁結(jié)構(gòu)各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變或撓度影響線。以兩種試驗(yàn)獲得的橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)為依據(jù)，修正橋梁結(jié)構(gòu)的有限元模型。模型優(yōu)化過(guò)程中采用合理的設(shè)計(jì)變量、狀態(tài)變量和有效的目標(biāo)函數(shù)。將相同荷載工況下橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比對(duì)，借助大型有限元軟件ANSYS中的優(yōu)化模塊，不斷調(diào)整設(shè)計(jì)變量的取值，直至有限元計(jì)算值與實(shí)測(cè)值誤差無(wú)限小，即

6、認(rèn)為橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型修正完成，此時(shí)有限元模型等效于實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。在修正好的室內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型上施加滿足加載效率的靜力荷載，利用靜力荷載試驗(yàn)法評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的理論，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)性能作出評(píng)價(jià)，從而達(dá)到快速有效評(píng)價(jià)橋梁健康狀況的目的。針對(duì)本課題提出的基于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的橋梁快速診斷技術(shù)，本論文做了如下幾方面的研究：1.針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的各種損傷，通過(guò)室內(nèi)有限元仿真模擬，研究了橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)橫向連接損傷、梁底裂縫等損傷時(shí)，動(dòng)態(tài)試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果的變化。為實(shí)際橋梁檢測(cè)工程提供了理論支持，為試驗(yàn)方案的合理選擇提供了依據(jù)。2.研究了配筋率、彈性模量、

7、截面慣性矩對(duì)應(yīng)變或撓度影響線的影響規(guī)律及影響程度，為有限元模型修正過(guò)程中設(shè)計(jì)變量的合理選取提供理論依據(jù)。3.建立了基于動(dòng)力模態(tài)參數(shù)和應(yīng)變影響線的橋梁結(jié)構(gòu)初始有限元模型校準(zhǔn)技術(shù)中的目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)合理選擇目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式，保證結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化的收斂性和有效性，為橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型優(yōu)化提供了依據(jù)。4.將本課題所提出的橋梁快速檢測(cè)方法應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)滑行道橋和公路橋?qū)嶋H檢測(cè)工程。借助橋梁實(shí)際檢測(cè)工程詳細(xì)介紹了動(dòng)力模態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)力荷載試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集、分析過(guò)程，以及模型優(yōu)化、仿真I靜力加載、橋梁結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)的全過(guò)程，驗(yàn)證了本論文所提出方法的可行性。關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu)

8、安全性能動(dòng)態(tài)試驗(yàn)動(dòng)力模態(tài)試驗(yàn)動(dòng)力荷載試驗(yàn)?zāi)Ｐ托拚抡骒o力荷載試驗(yàn)IIAbstractTheexistingbridgestructuredetectionmethodsaremainlydividedint