資源描述：
《【精品】橋梁動(dòng)力分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、模擬環(huán)境對(duì)塔瑪懸索橋動(dòng)力特性的影響摘要為了達(dá)到結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的目的，結(jié)構(gòu)在環(huán)境因素的影響下，去理解、模擬和補(bǔ)充環(huán)境變化對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響是極其重要的。本文屮，己經(jīng)研究了從英國塔瑪懸索橋小測(cè)得的加速度值，這些加速度值是用數(shù)據(jù)激勵(lì)隨機(jī)了空間系統(tǒng)識(shí)別方法處理的，并IL用溫度和風(fēng)載對(duì)結(jié)構(gòu)自振頻率的影響進(jìn)行了環(huán)境變量的模擬。木文應(yīng)用了兩種方法:1)棊于冇效識(shí)別環(huán)境效應(yīng)所致的線性變化規(guī)律的主因子分析法(PCA)；2)元模型法,這是一種通過多項(xiàng)式函數(shù)的組合變化來確定系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系的純數(shù)學(xué)方法°研究發(fā)現(xiàn)在所有環(huán)境因素中溫度是影響橋梁自振頻率最關(guān)鍵的因索。引言壞境因索對(duì)土木結(jié)構(gòu)自振頻率的影響是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)健
2、康監(jiān)測(cè)技術(shù)只能應(yīng)川于實(shí)驗(yàn)室而不能在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用的主要原因。在實(shí)驗(yàn)室發(fā)展起來的損傷檢測(cè)技術(shù)往往無法在具冇實(shí)驗(yàn)室相同條件的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)揮作用；作為衡量破壞敏感性的特征參數(shù)也通常對(duì)工作環(huán)境引起的結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)變化很敏感，而這種情況在實(shí)驗(yàn)室是不會(huì)出現(xiàn)的。這一方面的研究在過去的兒年中得到了很大的關(guān)注，處理這個(gè)問題的方法在Sohn的關(guān)于工作環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的影響一文中有很好的闡述。木文研究了環(huán)境因素對(duì)塔瑪懸索橋自振頻率的影響，尤其是溫度和風(fēng)速的影響。以前主要集中在溫度變化對(duì)橋梁模態(tài)頻率相關(guān)性的研究上，事實(shí)上,溫度被認(rèn)為是環(huán)境因索中對(duì)模態(tài)特性影響最主耍的因素。進(jìn)一步的研究已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了風(fēng)載對(duì)大跨度橋
3、梁的影響。尤其是發(fā)現(xiàn)了口本的白舟(Hakucho)懸索橋的自振頻率隨著風(fēng)速的增加而降低，在此過程中沒有考慮溫度的影響。在文獻(xiàn)［6］屮對(duì)大跨懸索橋的重型車輛荷載的影響進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)車輛荷載對(duì)人跨度橋梁的自振頻率彩響很小或者沒有。在本項(xiàng)研究中諸如交通荷載和濕度等環(huán)境因素被忽略，認(rèn)為本論文所討論的橋梁不會(huì)受到交通荷載的影響，由于橋址的原因，也認(rèn)為濕度不作為考慮的因素。這篇文章的FI的主要是確定促使所觀察到的引起橋面U常自由振動(dòng)的主要因素。塔瑪懸索橋塔瑪大橋(如圖1)是一座跨度為643m的大跨度懸索橋，它跨越塔瑪河，將康沃爾郡(Wornwal1)的索爾塔什(Saltash)市與德文郡(Devo
4、n)的普利茅斯(Plymouth)連接在—?起。自1961年建成后它成為兩個(gè)地區(qū)的一個(gè)至關(guān)重要的交通紐帶。這座橋具有對(duì)稱兒何形狀的常規(guī)設(shè)計(jì)，主跨為335m,兩個(gè)邊跨為lldnio鋼筋混凝土主塔高達(dá)73m,采用沉井基礎(chǔ)并直達(dá)巖面。主纜肓徑為350mm,每根主纜由31根鋼絲捻成，并設(shè)置間距為9.Im的垂肓鋼索。加勁桁架為5.5米厚，由焊接的空腹箱梁組成。在2001年，按照歐盟指示對(duì)這座橋進(jìn)行了加強(qiáng)和擴(kuò)寬。尤其是采用了18根直徑為lOOnun的預(yù)應(yīng)力鋼索對(duì)原來的懸索體系進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)，原來復(fù)合型的主橋面板被一個(gè)三車道的正交各向界性鋼板代替，在桁架的每側(cè)加上了單車道懸愕梁?，F(xiàn)在對(duì)塔瑪懸索橋布置了幾種
5、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2007年菲爾徳人學(xué)(theUniversityofSheffield)的振動(dòng)工程科開始臨測(cè)橋面板和纜索的動(dòng)力響應(yīng)。這個(gè)臨測(cè)系統(tǒng)包括8個(gè)纜索加速度計(jì)，3個(gè)安裝在橋面上，3個(gè)仲長計(jì)用于測(cè)雖梁截面與主塔Z間相對(duì)運(yùn)動(dòng)。出于這個(gè)研究目的，模態(tài)參數(shù)是從加速度計(jì)信號(hào)中得到的，而加速度計(jì)信號(hào)是基于一種隨機(jī)子空間識(shí)別(SSI)程序的數(shù)據(jù)激勵(lì)方法處理的。自振頻率和阻尼系數(shù)在每天中每隔十分鐘通過隨機(jī)子空間識(shí)別方法獲得。圖1塔瑪懸索橋(英國普利茅斯)輝固結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)公司安裝一種附加的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并用來記錄纜索荷載，結(jié)構(gòu)和環(huán)境溫度,風(fēng)速以及風(fēng)向的變化。感興趣的是溫度和風(fēng)速的監(jiān)測(cè)；橋面，纜索和溫度被十個(gè)鈉金電
6、阻溫度計(jì)不間斷的記錄下來，在索爾塔什(Saltash)主塔頂部、底部和橋面線以上5米位置處的風(fēng)速和風(fēng)向被測(cè)量出來。讀者可以參考文獻(xiàn)［8］或［9］以便更加深入地了解塔瑪大橋儀器設(shè)置和監(jiān)測(cè)的過程。木論文考慮了兩天時(shí)間的有價(jià)值的詳細(xì)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括橋而的自振頻率、橋血?的溫度和和橋而以上5山處的風(fēng)速。為了確定橋面白振頻率變化的影響因索進(jìn)行了兩個(gè)工作H連續(xù)的研究。首先，為了更好的了解口振頻率潛在的發(fā)展趨勢(shì)采用了主因子分析法。然后，采用元模型對(duì)輸入溫度和風(fēng)速得到的反應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。分析方法主因子分析法本文屮所采用的第一種分析方法就是主因子分析方法，在文獻(xiàn)［10］'
7、＞對(duì)這種多變量的分析方法做了很
8、好的證明，在這里僅做簡要的介紹。主因了分析法采取一個(gè)多變呆數(shù)據(jù)集合,并用一組新的變雖進(jìn)行表達(dá)，或采用主因了，它是泊變量的線性組合。在這些新變雖中，第一主因子需要考慮在數(shù)據(jù)集合中占最大比例的變量，而這些變量能夠用單-?的數(shù)軸進(jìn)行描述。第二主因子需要考慮在數(shù)據(jù)集合中占笫二大比例的變量，而這些變量能夠用單一的數(shù)軸進(jìn)行描述，依次類推。如果原來的變量數(shù)目是p,相當(dāng)于有p個(gè)新變量可能形成。如果主因了中的前n個(gè)能夠表示人部分的變量，也就是說這n個(gè)
