动应变测量在桥梁动挠度识别中的应用分析

随着桥梁的发展,桥梁的问题也逐渐增多,近年来,我国出现了多起桥梁安全事故,主要是因为桥梁的变形产生,而挠度为桥梁变形的指标,故研究梁的挠度识别很重要。首先,通过分析和介绍位移模态理论与应变模态理论的异同点,以及应变模态理论得到梁的应变模态的表示,在此基础上,提出了互关函数在梁动挠度识别中的应用。然后,通过以实际工程为研究对象,按照1∶10的比例建立桥梁实验模型,桥梁模型全长10m,截面积为2.52cm^2,高50mm,将其分成20段,每0.5m为一个单元,计算其挠度。最后,进行实际桥梁验证,将实际桥梁的测量值与桥梁模型的挠度计算值进行对比。通过实验得到,对梁施加脉冲荷载研究其动挠度的识别值与精确值之间的吻合度,并且得到测量点的布置对吻合度的影响。对梁施加动荷载,即EL CENTRO地震波,通过对比研究动荷载作用下,动挠度的识别值和精确值之间的吻合度,得到互关函数法在动挠度中的应用,对同类型的研究具体一定的参考价值。     

环境激励下桥梁结构模态识别与损伤检测的新方法

已有的环境激励下模态参数识别的方法对模态频率的识别精度相对较高,而对位移模态的识别则误差较大。本文提出一种利用移动质量块在不同位置时对桥梁的模态频率进行多次测量,用各次测得的频率值确定位移模态的新方法,使得位移模态识别的精度接近频率识别的精度,推导了频率与位移模态关系的理论公式,并给出利用以曲率形式表示的单元模态应变能对结构进行损伤标定的基本方法。最后,通过数值模拟对该方法的有效性进行说明。     

昆明东风路立交桥动载试验分析

桥梁结构的动力特性(振型、频率和阻尼)是桥梁承载力评定的重要参数,同时也是识别桥梁结构工作性能和桥梁抗震分析的重要参数,本文通过昆明东风路立交桥的动载试验,分析桥梁在不同工况下动应变、动挠度、频率和阻尼以及影响实测冲击系数的原因。对全面地评价桥梁结构有重要意义。     

融合加速度与计算机视觉实测车致响应的梁桥损伤识别方法

基于结构振型相关参数的损伤识别方法对振型的空间分辨率具有较高要求。为了改进计算机视觉技术在桥梁结构全场振型提取和损伤识别方面的不足,同时充分利用SHM系统各类传感器采集的丰富数据,提出了一种基于计算机视觉和有限数量加速度传感器实测桥梁在移动荷载作用下响应的损伤识别方法。首先,通过理论推导研究了损伤前后任意边界条件单跨梁在移动集中力作用下的位移响应,并从理论角度分析了局部刚度损伤引发的结构位移响应和振型改变。在此基础上,提出了一种通过测量少量测点的计算机视觉位移和加速度响应,提取可表征结构真实状态的多阶高空间分辨率振型的方法,所得振型的空间分辨率取决于移动荷载速度和位移采样频率。根据所提取振型的特点,提出了一种多阶全场模态曲率面积差加权融合的结构损伤识别参数,该参数可以直接利用损伤前后该单元前后节点的模态转角求得。为了验证所提出的方法,开展了实验室简支梁模型在不同速度和大小的移动荷载作用下的多工况损伤识别试验。试验结果表明,所提出的方法可以通过计算机视觉和有限数量的加速度传感器实现模型梁全场振型提取,且该振型与测点加速度模态分析得出的结果相符,空间分辨率可达模型梁跨径的1/6 000～1...     

混凝土公路斜桥的动反应研究

随着车辆质量、速度的逐渐增大和桥梁结构的逐渐轻柔化，车桥相互作用问题越来越受到关注。分别应用拉格朗日方程和模态叠加法建立三维非线性车辆模型和桥梁的振动方程，车轮与桥梁在接触点满足接触力和位移协调条件，利用迭代技术求解二者的相互作用问题。并以公路斜桥为分析对象，研究了不同斜交角、不同车辆行驶状态下以及不同行车速度情况下，横向不同梁的动挠度和动态增量。结果显示，斜交角、车辆行驶状态以及车速均是影响桥梁动反应的重要因素；当车辆行驶速度在30、40km／h左右时，梁的动态增量达到最大；而且随着斜交角的增大，离车辆行驶位置越远的梁的动态增量也越大。     

桥梁自振特性与承载能力分析

桥梁结构自振特性与结构承载能力有着内在联系;自振频率与桥跨刚度、结构挠度检验系数存在一定关系。通过结构响应模态振型振幅的比较,可以对结构横向联系使用状况进行损伤识别。通过实测桥梁结构阻尼比的变化,可以对结构边界条件、结构材料阻尼特性的改变进行分析判断。本文结合两座桥梁自振特性的跟踪测试,对桥梁自振特性和承载能力之间的关系进行分析。     

弹性地基板模态试验及地基动参数识别

用脉冲锤击法进行了弹性地基上自由板的自由振动模态试验,并用Me scope软件分析传递函数,得到了7阶位移模态和应变模态。在此基础上,对试验结果进行了初步的分析并总结了弹性地基板振动测试的场地经验。对用优质LR12-2元建立的厚板ADS1元进行了Vlasov地基上矩形板的有限元分析,同时对Vlasov地基上板的振型进行了分析,利用刚体模态进行了Winkler地基参数识别,并利用2阶频率,根据模态振型匹配的原则进行双参数地基参数的识别。结果表明:该有限元分析程序具有较强的通用性,地基板的振型呈模态密集区的形式。     

基于动静载试验的斜拉桥初始状态研究

由于施工阶段中存在的较多不确定性，桥梁的初始成桥状态与设计成桥状态存在误差。精确掌握桥梁初始成桥状态，对于后续运维养护具有重要意义。桥梁动静载试验是测试桥梁性能的重要方法之一。以某主跨220m独塔斜拉桥为例，结合动静载试验的方法，测定了该桥的自振特性，在特定荷载下的动静挠度，应变等参数，并与有限元模型理论值进行比较。结果表明，该桥结构刚度，动力特性均满足设计要求，具有较好的初始成桥状态     

基于准分布式FBG传感技术的梁式桥挠度间接推算方法研究

应变和挠度是判断桥梁健康状况的两个重要指标,但传统测量技术很难准确测量全桥应变和挠度分布,更难建立宏观应变和微观挠度的联系。该文采用几何数值解析法,考虑实际桥梁损伤缺陷,全桥刚度并不均匀统一这一实际情况,配合准分布式FBG光纤传感器,研究梁的几何变形中转角和挠度的关系,提出了几何法间接计算桥梁的挠度,并进行了相关试验论证。理论分析和试验结果证明:FBG光纤传感器有较高的应变测量精度,且由其间接计算得到的挠度误差较小,适用于桥梁应变和挠度的监测。     

基于模态分析理论和神经网络的斜拉桥拉索损伤识别研究

将振动模态分析和神经网络技术结合起来,以振动模态构造的损伤标识量作为神经网络识别输入的特征参数,进行结构健康监测。根据云阳长江公路大桥设计资料,考虑桥梁拉索结构的单构件损伤、2个构件损伤、3个构件损伤3类损伤工况,分别采用了模态频率、位移振型模态、曲率模态3种指标作为神经网络的输入参数,共建立9个BP神经网络模型进行了桥梁损伤识别的研究。研究结果表明基于振动模态分析理论和BP神经网络的桥梁损伤识别方法可用于识别斜拉桥拉索结构的损伤位置和损伤程度。     

梁格法在钢箱梁桥型荷载试验中的应用

在钢箱梁的荷载试验中,利用梁格法建模分析与实测试验结果进行对比,通过两者在不同荷载试验工况下的挠度和应变的变化趋势和结构振型,分析梁格法在该结构下的可行性.结果表明,在静载试验中两种曲线的趋势基本相同,在动载试验中两种振型基本相似,说明梁格法具有较高的实用性和准确性.     

某多跨连续箱梁桥动力测试及舒适度评价

以某多跨连续箱梁桥为对象,利用试验车辆对桥梁施以动力荷载进行强迫振动试验,获得结构振动的振幅、动应变、动挠度及冲击系数;在此基础上结合脉动试验,识别桥梁结构的频率、阻尼比,基于Diekemann指标及Sperling指标评价其动力舒适度。结果表明,在测试荷载作用下,桥梁动应变很小;加载车速度为10~40km/h时,主桥试验跨冲击系数与车速相关性明显,各试验工况下结构的冲击系数为0.028~0.175,略大于设计值,桥面平顺性欠佳;结构实测频率与理论值的比值为1.11~1.25,主桥整体抗弯刚度符合理论预期。     

运营车辆荷载作用下大跨PC梁桥动挠度特性研究

针对运营车辆荷载作用下大跨PC梁桥动挠度特性问题,以琶洲大桥和洛溪大桥为背景工程,采用有限元计算和现场试验获取其车辆荷载动挠度,并分别在时域和频域,重点研究了运营车辆荷载作用下动挠度的统计特征和频谱特性。研究结果表明,模拟车辆荷载作用下的动挠度与实测动挠度吻合较好,两座背景桥的动挠度计算值以及实测值的均值和方差均在3～5mm范围内,均方差在2mm左右,变异系数超过50%,说明在大跨PC梁桥挠度监测时,不能忽略运营车辆荷载作用下桥梁结构挠度的动态效应,应采用动挠度来表征桥梁结构变形。功率谱密度曲线呈多峰分布,幅值谱属双峰分布,幅值谱主要频率集中在结构振动一阶频率及三阶频率附近。研究结果可为桥梁结构动态挠度监测方法研究和挠度成分分离研究,提供科学依据和基础数据。     

铁路混合梁斜拉桥动静载荷载试验研究

宁波铁路枢纽甬江铁路斜拉桥是国内首座铁路大跨度钢箱混合梁斜拉桥,对其进行动静载荷载试验研究具有重要价值。本文基于有限元法获得的理论数据制定了动静载试验方案。测试了各项初始参数并与设计值分析比较以作为后续测试的初始数据。测量了桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和内力,检验是否达到设计要求。对试验截面的应力、挠度以及索力检测结果等实测值与计算值进行了比较并获得校验系数,对桥梁真实承载能力做出了评定。此外,还检验了桥梁在满载货车以各种速度运行条件下的实际工作状态。对列车动活载作用下主梁的最大横向、竖向加速度值,结构阻尼系数等参数进行了测定,并参照相关规范作了评价。基于动静载试验结果的分析,对甬江桥的工作性能进行了较为全面的评估,该桥工作状态达到了设计要求。     

预应力高强钢丝绳加固桥梁动静态力学性能的测试分析

为了验证预应力高强钢丝绳加固新方法(P-SWR技术)加固工艺的可行性及加固效果的有效性,对某一高速公路上已有较严重损伤混凝土板梁进行了加固与系统测试。给出了P-SWR加固桥梁时钢丝绳数量和张拉控制应力确定,钢丝绳和锚具布置等设计方案以及详细的施工工艺。系统测试了P-SWR加固前后桥梁的动静态力学性能,包括:施工过程中钢丝绳应变、钢丝绳张拉后所加固梁的跨中反拱值,加固前后正常通车时随机汽车动态荷载作用下和部分封闭交通时恒定静载作用下梁的跨中挠度、跨中截面处纵筋应变、跨中截面处板底混凝土应变以及钢丝绳的应变增量等。结果表明,P-SWR加固效果明显,加固后桥梁的极限承载力和正常使用承载力达到规范要求,P-SWR加固技术是一种主动高效式的加固方法,与现有其他加固技术相比优势明显,值得在桥梁等结构加固中大力推广。     

基于模态识别的短索索力识别方法

为了研究在未知边界条件与抗弯刚度下短索索力的识别方法,在整理经典索力计算公式的基础上,分析了拉索模态振型特征,采用随机子空间法与曲线拟合技术,提出了基于结构模态的短索索力识别方法,并进行了数值模拟与实验室短索的索力测试,以验证该方法的有效性。数值模拟结果表明:在理想条件下,除二阶模态外,曲线拟合得到的各阶参数识别误差均在0.5%以内;除一阶与二阶模态联立的情况外,由一阶模态与其他阶模态联立方程组求得的索力误差均在1.2%以内。实验室短索索力测试结果表明:弦模型已不适用于该试验索的索力识别,而采用梁模型并经过修正后,其索力识别误差为1.02%。针对试验索,将基于模态识别索力方法与经典索力测试方法进行对比分析,结果表明:由于经典测试方法面临着选取计算长度与抗弯刚度的难题,计算长度或抗弯刚度的选取不当会造成索力识别误差过大,因此,经典测试方法不适用于短索索力识别。综上所述,基于结构模态的短索索力识别方法能够避开计算长度与抗弯刚度的选取难题,提升了短索力测试的精度,能够满足工程测试的需要。     

环形塔空间索面钢箱梁斜拉桥静动载试验研究

以某(65+95)m跨环形塔空间索面斜拉桥为依托,分析其受力特点和动力特性,并进行了静动载试验,测试了各静力加载工况下关键构件截面应力和位移,测试主桥主要振动模态的自振频率、阻尼比、振型;通过无障碍行车试验、紧急制动试验和有障碍行车试验,测试结构的冲击系数、动挠度,了解桥梁的承载能力和动力性能。试验数据与理论值对比分析结果表明:该桥静动力性能满足规范设计荷载标准要求,结构工作状态良好。     

GPS与微波干涉测量在桥梁动挠度测量中的对比分析

GPS实时动态技术已经在多座大型桥梁的位移测量中得到应用,而微波干涉测量技术近年来也在一些桥梁的挠度测量中得到应用.为评价这两种方法在超大跨度桥梁动挠度测量方面的适用性,在武汉阳逻长江大桥中对比使用了以卡尔曼滤波三差解算法为核心的GPS测量系统与基于微波干涉测量技术的建筑微变远程监测雷达.结果表明,GPS可以满足超大跨度柔性结构桥梁动挠度测量的要求,而建筑微变远程监测雷达由于其一维测量特性更适合于平面位移变化很小的桥梁.     

桥梁结构模态参数的时频域识别

为在时频域内识别桥梁结构的模态参数,针对HHT(Hilbert-Huang Transform)方法识别桥梁结构模态参数中存在的端点效应、模态混叠以及频率识别与阻尼识别相互耦合现象,应用带通滤波和扩展随机减量法对HHT方法进行改进,建立了一种基于现代信号时频域分析的桥梁结构模态参数识别方法,然后基于MATLAB平台,编制了桥梁结构模态参数时频域识别程序,并以某吊拉组合桥梁全桥模型试验为例,利用实测数据对所提方法进行验证。结果表明,该方法能正确识别出模型桥梁的前11阶竖向自振频率、前6阶阻尼比以及前3阶模态振型;阻尼比的识别结果为0.2%~2%;识别结果与有限元模型修正后的计算结果相差不大。所提方法能正确、有效地在时频域内识别桥梁结构的频率、阻尼及模态等参数。     

基于位移连续的静力损伤识别

为减小采用挠度法对桥梁结构进行静力损伤识别时识别结果出现误判的可能性,从位移连续条件出发对桥梁结构建立损伤识别模型,通过使理论计算挠度值逼近实测值,同时使节点相对转角最小,提出位移连续静力损伤识别法,然后利用多目标最优化方法求解。以简支梁为例对该方法的准确性进行验证,结果表明:该方法综合考虑了挠度与相对转角2个位移连续性条件,与实际情况更接近,在一定程度上降低了损伤误判的可能性。