基于振型参数的装配式桥梁损伤识别研究

利用结构动力特性的振型参数对桥梁进行快速损伤诊断和定位,可以提高结构性能评价与损伤诊断的效率。本文以装配式预应力混凝土T梁为算例,通过定义位移振型和曲率振型的桥梁损伤识别指标进行损伤识别,计算结果表明采用位移振型和曲率振型的方法进行损伤识别和定位效果较好。     

铰接车辆模型识别粗糙桥梁频率和振型的数值分析

根据车桥耦合振动理论和桥梁间接测量法基本原理,对实际工程某连续梁桥建立桥梁模型,采用2辆单轴1/4车辆模型模拟测量车辆,1辆双轴半车模型模拟牵引车辆提供额外桥梁激励,三车前后铰接建立车辆模型。基于分离法原理与车辆动力学理论,利用约束方程实现任意时刻车轮与桥面接触点的位移协调关系,采用APDL编程实现铰接车辆过桥的耦合动力时程响应分析。提取前后测试车辆匀速通过不同等级粗糙桥面时车辆振动加速度时程响应,对通过桥梁同一位置处的前后测试车辆加速度数值进行相减处理并应用快速傅里叶变换识别桥梁频率。采用带通滤波技术与汉宁窗相结合的处理方法提取分离出与桥梁固有频率相关的桥频分量响应,利用桥频分量响应及其希尔伯特变换构造出与每阶固有频率相对应的振型。结果表明:在A、B、C级桥面不平整度条件下,采用铰接车辆模型识别出的桥梁前3阶频率相对误差均在1%以内; 对加速度时程响应数据加窗处理后识别出的桥梁前3阶振型MAC值均在0.95以上,满足工程精度需求; 研究结果可以为移动传感间接测量方法在桥梁检测工程中的应用提供理论参考。     

间接测量法在盾构隧道模态识别中的应用研究

为了快速、经济且准确地实现盾构隧道的健康监测，将桥梁健康监测的间接测量法应用于盾构隧道结构中，在推导了移动车辆-盾构隧道耦合振动作用下车辆加速度响应解析解的基础上，分析了考虑阻尼影响的盾构隧道振型间接识别方法，从理论上证明了间接测量法在盾构隧道模态识别中应用的可行性。通过实验室试验验证盾构隧道频率间接识别方法，试验结果表明，采用间接测量法与直接测量法测试得到的盾构隧道频率接近，误差为2.8%。同时，通过数值算例验证了基于间接测量法的盾构隧道频率、振型、阻尼比识别方法，并分析车辆速度、车辆阻尼、盾构隧道阻尼等参数对盾构隧道模态间接识别结果的影响。分析结果发现：车速对频率间接识别的影响较小，而过低的车速会导致振型无法识别，应选择5 m/s以上的车速；车辆阻尼大小对振型间接识别的影响较小，而增大车辆阻尼有利于频率间接识别；盾构隧道阻尼的增大不利于频率和振型的间接识别。     

基于车辆静置的桥梁模态参数识别方法

针对传统工作模态参数识别中存在的振型难以质量归一化和传感器数量多，“移动车辆扫描法”存在对路面不平顺过于敏感和振型难以质量归一化等问题，提出一种采用少量传感器且对路面不平顺不敏感的桥梁模态参数(频率和质量归一化振型)识别方法。该方法将车辆停靠于选定位置，形成静置车辆-桥梁系统，测试系统频率；测完后移动车辆至下一位置，重新停靠后测试频率，以此类推，“随停随测，即测即走”,通过系列系统频率识别模态参数，因此称之为基于车辆静置的模态参数识别。首先，采用数值算例展示静置车辆-桥梁系统频率随着车辆静置位置的变化而变化的现象；其次，通过理论推导揭示静置车辆-桥梁系统频率演化与桥梁模态参数之间的物理关系；然后，提出通过测试系列静置车辆-桥梁系统频率来识别桥梁模态参数的流程并予以验证；最后，系统讨论车/桥质量比和车辆刚度等因素的影响。结果表明：提出的方法化振型识别为频率识别，只需少量加速度传感器，便能快速识别桥梁质量归一化振型。     

基于曲率模态方法的钢桁架桥梁损伤识别

由于曲率模态（CurvatureModeShabe）是一个能反映局部特征变化的模态参数,它可以通过各阶振型来得到,所以在桥梁结构状态监测中有着良好的应用前景。论文对曲率模态方法理论进行研究,建立钢桁架铁路桥梁的有限元模型,进行曲率模态的研究。通过研究得到：随着损伤的加剧,各阶固有频率均呈下降的趋势,但变化不明显;从振型的变化也难以看出损伤的位置;随着损伤的加剧,曲率模态变化较明显,因此通过曲率模态的变化容易识别损伤的位置及损伤程度。     

车辆行驶速度对连续刚构桥动力特性影响分析

文以某连续刚构桥为工程背景,在不同类型车辆以不同车速通过桥面时,对结构进行动力特性分析。利用有限元软件Midas/Civil 2015建立结构动力分析模型,并进行模态分析得到该桥固有频率和振型,通过时程分析,得出该桥在移动荷载作用下跨中位置的动力响应,包括位移、速度和加速度。根据结构的动力响应和对比车辆行驶速度对结构动力响应的影响得到如下结论:当车辆速度相同时,随着移动荷载轴重的增加,位移和加速度响应也相应增大。三种不同轴重车型以不同速度在桥面上行驶时位移、速度及加速度响应均出现了两个波峰,并非是车辆速度越大,动力响应就越大,这为该类桥梁设计和动力性能研究提供参考。     

基于PZT-SLDV测试系统的纤维复合板损伤识别研究

为对纤维复合板损伤识别进行研究,采用PZT-SLDV模态测试系统,以存在凹痕损伤四边固定约束的纤维复合板为例,对纤维复合板的损伤检测进行试验和数值模拟研究。通过表面黏贴压电陶瓷(PZT)片对纤维复合板进行激励,再利用SLDV测得其各阶位移模态,并应用中央差分法计算曲率模态进行纤维复合板的损伤识别;最后,利用ABAQUS有限元分析软件,建立含损伤的四边固定约束纤维复合板有限元模型,并对建立的有限元模型进行模态分析。研究结果表明：采用PZT-SLDV测试系统可以有效识别纤维复合板的凹痕损伤;对于频率越高的模态,采用曲率模态的方法识别损伤效果越明显;试验与数值模拟在四边固定约束边界各阶振型的吻合度较高,验证有限元计算模型的正确性。     

基于应变时程数据的损伤识别方法

通过分析传统的应变模态方法,并在此基础上采用应变模态曲率差指标对一悬臂梁进行了损伤识别,发现该方法受到振型求解以及激励力的影响,识别效果不理想。所以对基于应变能量的损伤识别指标开展研究,发现该指标能够在不受激励力的影响下,避开复杂的振型求解,并通过提出的放大系数k对识别结果进行后处理,较好地提高了损伤识别效果。     

基于曲率模态的钢筋混凝土梁多点损伤位置识别

采用曲率模态对钢筋混凝土梁的多点损伤位置进行了识别研究。首先用有限元程序建立结构模型,并计算出位移模态振型,然后用差分法计算出曲率模态;同时对实际结构进行检测,得到结构的振型并计算出曲率模态。通过有限元模型和实际结构的曲率模态计算得到结构损伤因子,通过分析该损伤因子,可以判断实际结构的损伤位置。数值模拟算例分析表明,曲率模态对结构的损伤较敏感,用该方法识别结构的多点损伤位置是行之有效的。     

实际车辆荷载作用下的预应力混凝土连续梁桥动力响应分析及验证

以一座三跨单箱单室预应力混凝土连续箱梁桥为对象,利用车辆-桥梁耦合振动关系建立单梁车辆、桥梁运动微分方程,通过二者变形协调、相互作用力协调关系实现车辆-桥梁的耦合关系;修正了自编的桥梁动力响应计算程序,通过建立在桥梁上的高速弯板称重系统实现对实际过桥交通荷载的识别,并将识别出的实际车辆荷载信息输入已建立的桥梁动力响应计算程序,快速计算出在实际车辆荷载作用下的桥梁动力响应,并利用ANSYS软件进行静力验证,用实际过桥车流产生的动应变进行动力验证。     

环境振动下的钢管混凝土拱桥试验与分析

环境振动试验是检测大型桥梁结构的主要方法,检测得到的模态参数是判定桥梁健康状况的重要依据.本文基于随机振动理论,从雁滩黄河大桥在环境激励下获得的加速度测试信号中提取高信噪比的响应信号,采用频域峰值法和时域随机子空间法识别得到了该桥的固有频率、阻尼比和振型等模态参数,并与有限元模型计算结果进行了对比,验证了识别结果的可靠...     

应用曲率模态理论识别实桥模型损伤的研究

在曲率模态理论基础上,针对目前损伤研究一般采用的简单等直梁或杆件等简化模型与实际桥梁差别较大的情况,参照实际城市道路桥梁建立有限元损伤模型,通过计算研究了大型桥梁损伤的结构响应特点,验证了曲率模态对大型结构整体损伤、局部损伤都有较好的敏感性,可为实际公路桥梁损伤的测量和识别提供参考。     

马鞍型体育馆的位移风振系数分析

在频域内,对马鞍型体育馆结构考虑了多阶振型的影响,由结构风振动力的振型分解法,进行了该体育馆前20阶振型和振型耦合后风振动位移响应的分析和研究,得到了结构的模态特性及风振动响应,并根据本文定义的位移风振系数,对此结构提出了工程设计需求的风振系数.     

机车荷载对桥梁系统的影响分析

结合实际工程中的大跨桥梁,研究机车动载对桥梁系统的影响。通过经验分析法求出机车动载,施加在三维数值模型上,并运用映刻、弹性边界等手段保证弹塑性界面的接触及边界振动波的反射,从而得出机车驶过桥梁时,桥梁系统的位移响应及振动响应的变化规律。其成果对桥梁施工具有一定的指导意义。     

桥梁损伤辨识中数据融合与遗传算法的应用

介绍了基本遗传算法和改进遗传算法,并在位移与频率振型基础上进行桥梁损伤识别,基于模式逻辑实现数据融合,从实例分析中,看出通过改进的遗传算法对桥梁结构进行损伤识别,比传统遗传算法有更好的识别性能,识别结果更加准确,有必要在实际桥梁损伤识别中加大利用和推广。     

单层网壳动力特性和地震响应分析

结合工程实例,利用有限元软件SAP2000建模进行模态分析和时程分析,以研究其动力特性和地震作用下的响应。本文给出该网壳结构的前10阶自振频率和振型,给出位移响应谱。分析结果表明,网壳结构的高阶振型复杂,自振频率偏向密集,水平地震响应占主要成分,明显大于竖向地震响应。网壳低阶振型基本为水平振型,一般第一振型为水平振型。     

城市高架桥梁振动特性及行车舒适性分析

对车辆、桥梁、桥面不平度等相关参数对桥梁及车辆动态响应的影响进行了较为详细的理论分析,结果表明:车重、车速、路面不平度等级及桥梁竖向抗弯刚度对桥梁动态响应的影响较大,而车辆进桥初始位移及桥梁阻尼比的影响则比较微弱;以车辆竖向加速度均方根值作为对行车舒适性进行评价的指标,车速、车辆进桥初始位移及路面不平度等级对行车舒适性的影响较大,车辆动力参数、桥梁的竖向抗弯刚度及阻尼比的影响比较小。     

北京奥林匹克公园网球中心赛场悬挑钢屋盖结构风振响应分析

计算了北京奥林匹克公园网球中心赛场悬挑钢屋盖结构的风振响应。分析了网球中心赛场的振型响应能量,并选择了风振响应的主导振型。提出了振型背景位移响应与共振位移响应耦合系数的计算方法,对振型位移响应谱及位移方差的计算分析表明,网球中心赛场背景位移响应与共振位移响应之间的耦合效应对计算结果影响不大。研究了拟静力方法和CQC振型组合方法计算背景位移响应的差别,网球中心赛场的振型耦合效应对背景位移响应的影响明显,但根据主导振型计算得到的背景位移响应能够满足工程计算的精度要求。采用CQC和SRSS振型组合方法对共振位移响应的影响进行计算,结果表明振型耦合效应对共振位移响应的影响可忽略不计。在网球中心赛场的风振位移响应中,脉动位移响应的贡献大于平均风位移响应的贡献;在脉动位移响应中,背景位移响应占主要成分。     

结构损伤的动力学识别方法研究

针对桥梁结构的安全监测和评估问题,研究了 3种结构损伤动力学检测方法,分析了柔度差方法和曲率模态法应用于损伤检测的局限性。提出柔度曲率的概念,只需结构前 2或 3阶振型和频率数据即可准确识别出结构损伤位置,并用有限元仿真实验结果验证了该方法的可行性和正确性。     

基于车桥振动接触加速度的桥梁频率识别

本文以连续梁桥为研究对象,研究车辆和桥梁的接触点响应问题.依据实际桥梁参数,建立车桥有限元模型,获取车辆响应,通过中心差分法,计算出接触点加速度,进而识别出桥梁频率.数值模拟结果表明,在平整条件下,通过车辆的接触点响应识别桥梁频率优于车辆响应识别;在粗糙条件下,桥梁频率难以很好识别,为了更清晰、更直观得出较好的桥梁频率...