土木工程结构损伤诊断研究进展

土木工程结构具有尺寸大、质量重、自振频率和振动水平较低等特点,其动力响应极容易受到不可预见的环境状态、非结构构件等的影响,这使得结构的健康监测和损伤诊断具有极大的挑战性,是近年来国际上研究的热点。本文综述了土木工程结构损伤诊断方法的最新进展,内容包括动力参数诊断方法、静力参数诊断方法、子结构方法、统计分析方法、神经网络方法等,同时简要介绍了与损伤诊断有关的系统识别与模型修正以及传感器优化布置等的研究进展,最后展望了结构损伤诊断的研究和发展方向。  

由基频计算拉索拉力的实用公式

振动法测索力广泛应用于索结构的施工控制、状态评估和健康监测,其基本原理是基于弦振动理论。弦理论忽略了索的垂度和抗弯刚度的非线性影响,在实际应用中有时会带来不可接受的误差。采用能量法和曲线拟合方法,建立了分别考虑索垂度和抗弯刚度影响,由基频计算索力的实用公式。对公式的适用范围进行了讨论,并与现有解的结果进行了比较,表明本文公式可满足精度要求。  

基于响应面的桥梁有限元模型修正

采用试验设计和回归分析方法,以显式的响应面模型逼近特征量与设计参数间复杂的隐式函数关系,得到简化的结构模型(Meta-model),给出有限元模型修正过程。针对复杂的土木工程结构,讨论样本选择、修正参数选取以及如何从众多因素中较合理地建立结构的响应面模型。用数值模拟算例和六跨连续梁桥环境振动试验结果,实现基于响应面模型的土木工程结构有限元模型修正,并与传统的基于灵敏度方法直接对结构有限元模型修正结果进行比较。结果表明,基于响应面方法的有限元模型修正和验证,能显著提高修正的效率,修正过程计算简洁、迭代收敛快,避开每次迭代都需要进行有限元计算,易于工程实际应用。  

钻孔灌注桩护壁泥浆对桩基承载性能的影响

 为了解钻孔灌注桩护壁泥浆对桩基承载性能的影响,分析了钻孔灌注桩护壁泥浆的功能以及对桩基承载性能影响的机理。通过对国内某大型公路桥梁大量的桩基静载试验结果分析,可以得出结论:护壁泥浆质量的好坏将直接影响到桩端沉渣厚度和桩侧泥皮厚度,进而影响桩基承载性能,因此在计算分析时需要通过合适的方式考虑。最后,总结了优质泥浆的配置原则、配置方法、泥浆施工管理和安排等经验。  

隧道岩体赋存地质特征及开挖过程描述

隧道开挖改变了围岩的原始地质环境（如原始地应力场，渗流场，温度场等），为保持围岩的稳定性及工作环境要求，须采取适当的支护与防渗措施。作者从岩土体的赋存地质特征出发，给出了描述隧道开挖过程中力学与水力特征及表征方法。进行了隧道开挖卸荷的有限元模拟计算，讨论了开挖方法对围岩扰动带的影响。研究结果有助于合理地建立隧道开挖问题的流固耦合模型及指导隧道的设计与施工。  

钢压杆局部与整体相关屈曲极限承载力分析

本文给出了计算钢压杆弹塑性稳定极限承载力的有限条塑性系数增量初应力法.用以分析钢压杆局部与整体相关屈曲的极限承载力,得到了中截面的屈曲模式;结果表明大部分的工程实际压杆均表现出明显的局部屈曲与整体屈曲的相互作用;证实了板件的局部屈曲,并不意味着整体极限承载力的丧失.11根H型截面焊接钢压杆的极限承载力试验结果与本文计算结果吻合良好.  

大跨度斜拉桥的建模与模态分析

本文以福州青洲闽江大跨度斜拉桥为背景,建立了该桥的三维有限元模型,并对其进行了动力分析,同时考虑各结构参数(包括桥面板刚度,索的初拉力,恒载,结构大变形,边界条件等)对斜拉桥自振特性的影响.有限元模型计算结果与现场环境振动试验结果进行了比较,二者吻合良好,说明该空间有限元模型基本能够反应实桥的动力特性,可以作为该桥的"基准"(baseline)有限元模型,用于该桥使用阶段的长期监测和健康状态评估.  

混凝土独塔斜拉桥的动力特征分析

福建省福州市三县洲闽江大桥是一座独塔单索面预应力混凝土斜拉桥,主跨238m,边跨179m,全桥采用塔梁墩固结体系,1999年5月1日建成通车.本文利用ANSYS有限元分析软件,分别建立全桥动力分析的平面模型和三维空间模型.然后利用这两种模型进行动力计算并对结果进行分析比较,从而了解该桥的基本动力特性.此类研究可以服务于结构的长期监测和状态评估.  

钢管混凝土拱桥吊装施工拱肋控制点预抬高值计算

对钢管混凝土拱桥吊装施工拱肋控制点的预抬高值分两部分进行考虑:一部分由刚体位移引起,一部分为拱肋弹性变形产生,两部分之和为实际的预抬高值。计算结果与有限元结果进行了比较,结果表明拱肋弹性变形可以达到刚体位移的量级,随着钢管混凝土拱桥跨度的增加,仍将拱肋简单的假定为刚体会带来不可接受的误差。  

基于虚拟变形方法的结构有限元模型修正

虚拟变形方法是一种快速精确的结构重分析方法。基于静力虚拟变形理论的结构有限元模型修正方法,推导了梁单元影响矩阵和基于虚拟变形的结构位移灵敏度。利用初始结构的静力响应和影响矩阵,就可根据需要对感兴趣的结点响应进行重分析,实现有限元模型的修正,无需修改结构的刚度矩阵;计算位移灵敏度时也与传统算法不同,不需要对整体刚度矩阵求逆,根据虚拟变形方法就可求出相应结点的静力位移灵敏度,提高了模型修正过程中的计算效率。最后分别利用数值仿真和荷载试验数据对一平面框架结构进行了模型修正。