基于挠度差值影响线曲率的简支梁桥损伤识别

推导简支梁某一点的挠度随移动荷载位置变化的函数,在理论上证明利用挠度差值影响线进行结构损伤识别的可行性.提出利用损伤前、后某一点的挠度差值影响线曲率来识别损伤的方法,即当移动荷载位于无损区域时,挠度差值影响线曲率为0,当移动荷载位于有损区域时,挠度差值影响线曲率明显增大,且与损伤点的位置、损伤前后的刚度有关.为验证该方法的正确性,采用一个单跨简支梁算例进行有限元模拟,算例表明该方法不但适用于单处损伤的情况,而且适用于多处损伤情况,且对结构的损伤位置和损伤程度都具有准确的识别能力.     

基于柔度矩阵的自锚式悬索桥主梁损伤识别研究

自锚式悬索桥的主梁具有梁—柱式受力特性,在运营阶段相对其他构件更容易出现损伤而造成安全事故.为保证结构的使用安全,该文以阳明滩大桥为背景,利用柔度矩阵损伤识别理论和有限元仿真分析对大桥主梁损伤识别技术展开研究.首先建立大桥完好状态下模拟实际的前4阶柔度矩阵,然后选择主梁4个典型损伤梁段形成具有不同程度损伤的6种损伤工况,并分别采用文中制定的矩阵对角线差MFD指标及其曲率MFDp指标对各工况进行损伤识别.识别效果表明:MFDp指标能够对全部工况进行准确识别,可用于大桥主梁损伤监控中.     

基于小波分析的PC连续刚构桥损伤识别研究

为了深入对PC连续刚构桥的损伤识别进行研究,以小波变换为工具,结构曲率模态为信号,利用结构损伤前后的曲率模态小波系数差作为损伤识别指标,对一四跨PC连续刚构桥进行了损伤识别,研究并探讨了损伤识别指标在连续刚构桥单损伤、多损伤工况下的适用性。在单损伤工况下,损伤识别指标具有良好的敏感性和适用性,能够准确的定位损伤,并能根据损伤程度和损伤指标信息建立回归方程,对损伤程度进行估计;在多损伤工况下,随着损伤程度的增加,由于各部位特性受损伤的影响程度不同,采用整体识别时出现的伪信息,对结构损伤识别造成影响,因此提出对PC连续刚构桥进行基于损伤识别指标的分段识别方法,能有效的避免损伤识别中的误判和漏判现象。     

混凝土曲线梁桥损伤识别干扰性分析研究

目前桥梁损伤识别主要采用曲率模态分析、振型曲率变化指标、结构固有频率变化、能量变化等方法理论,其中曲率模态分析法应用广泛,识别效果好。但是对桥梁结构同时存在多处不同程度损伤的识别效果并不理想;非结构损伤因素导致结构刚度变化对其识别结果的干扰性亦值得探讨。本文在基于曲率模态绝对差值理论的基础上,分析多处损伤识别的相互干扰性和非结构损伤因素导致结构刚度变化的干扰性,对该方法进一步优化完善。以云南大保高速某特大桥为依托工程,建立空间有限元模型,对该桥的损伤进行模拟分析。研究表明按模态振型幅值大小来优化损伤识别区段可以有效排除其干扰性,提高识别结果的准确性和可靠性。     

基于挠度及索力监测的斜拉索损伤敏感性分析

由于斜拉索的锈蚀断丝等损伤必然导致索力及结构内力状态的改变,主梁的挠度也将随之发生变化,本文以一座独塔斜拉桥为例,从主梁挠度及索力的监测方法出发,以拉索损伤的敏感性分析为手段,探讨基于主梁挠度及索力监测的斜拉索损伤识别的方法及其适用性.     

基于正交试验设计的大跨连续刚构桥主梁设计参数的优化

以某大跨连续刚构桥为研究对象,利用正交试验设计思想,通过改变主梁设计参数(边中跨比、梁底幂次、支点梁高高跨比),建立9个桥梁有限元模型,以主梁跨中应力、挠度等作为指标,并采用公式评分法,设立综合指标。通过对计算结果的分析,得出主梁跨中性能最优参数组合方式。结果表明:在边中跨比A取0.59、梁底幂次B取1.6、支点梁高高跨比C取0.055时,综合指标值最小,跨中性能最好,最优参数组合为A3B1C2。     

基于柔度差平均曲率的悬臂挡墙损伤识别

针对悬臂挡墙的损伤识别问题,提出了基于柔度差平均曲率的挡墙损伤识别方法.该方法引入微分几何理论中曲面上一点的平均曲率概念,通过该点上2个主曲率求其平均曲率.首先利用挡墙损伤前、后模态柔度矩阵求取柔度矩阵差,并以其列元素的平均值作为模态柔度差向量;然后利用中心差分法求得模态柔度差平均曲率作为检测挡墙损伤的新指标(FDMC).通过对悬臂挡墙的数值模拟研究,结果表明:无论对单处损伤还是多处损伤,该指标都能准确地识别挡墙的损伤位置;根据损伤程度和指标FDMC的相互关系进一步确定单元的损伤程度,且具有较高的识别精度.通过与已有的高斯曲率模态差指标进行比较,验证了该指标的有效性和优越性.     

基于曲率模态的连续刚构桥损伤识别研究

损伤识别是大型桥梁综合监测系统的重要任务之一.从曲率模态的损伤识别方法入手,研究了曲率模态损伤指标.对某一连续刚构桥进行数值仿真分析,分别通过曲率模态差和曲率模态比进行了损伤位置和损伤程度的识别,识别效果较好.     

附加自锚式悬索桥法加固连续箱梁桥效果分析

针对大跨度预应力连续箱梁桥在使用过程中,由于主梁开裂和下挠等病害所造成的桥梁承载力严重不足问题,提出了一种附加自锚式悬索桥法加固方式。该方法的加固结构由桥塔、主缆、吊杆和组合型钢组成,加固时通过改变桥梁的受力状态达到加固效果。以某严重开裂的(72+120+72)m连续梁桥为背景,采用附加自锚式悬索桥法加固该桥,通过有限元计算,考虑不同荷载组合、预应力损失、超载等因素的影响,对比分析了加固前后桥梁结构的力学特性。研究表明:附加自锚式悬索桥法能有效控制主梁的内力与挠度,并抑制主梁裂缝的发展;但在超载作用下主梁中支点截面上缘主拉应力超限,在桥梁使用过程中车辆超载对其损伤的影响应予以重视。     

基于正交试验大跨PC连续刚构桥主梁参数优化研究

为深入研究大跨PC连续刚构桥主梁参数的合理取值,该文基于正交试验法,选取主梁边主跨比、梁底曲线幂次、跨中高跨比、支点高跨比作为主梁优化参数,建立以主跨全截面平均应力、跨中最大挠度、混凝土数量为优化指标的综合目标函数,通过对有限元结果的计算与分析,得到主梁参数的最优组合及其参数影响大小。结果表明:①主梁最优参数组合为A_1B_4C_4D_4,实际工程中可考虑与A_3B_1C_3D_4、A_4B_3C_2D_4、A_2B_2C_1D_4等参数组合的综合应用;②主梁较大高跨比、较小边主跨比及合适梁底曲线幂次对主梁综合性能改善作用较大;③主梁支点高跨比对主梁综合性能影响最为显著。     

桥梁拓宽不等高前支腿架桥机的力学行为

为了解决桥梁拓宽施工过程中,架桥机利用旧桥吊运新增主梁时出现的不等高前支腿问题,以某高速公路互通桥梁拓宽工程为例,通过开展架桥机空间结构全过程施工分析,对架桥机在1.0～3.0m前支腿高差时的应力、变形及结构稳定性进行研究。结果表明:不等高前支腿对架桥机的应力影响最为显著,对变形及结构稳定性影响较小;前支腿高差较小时,对吊运过程受力有不利影响,但不改变最不利工况及控制应力;前支腿高差较大时,最不利工况及控制应力均发生改变,其最不利杆件应力增加18%。     

节段预制桥梁架桥机协作受力及吊杆拆除方法研究

节段预制逐跨拼装桥梁施工过程中架桥机-吊杆-主梁共同参与受力,受力状态复杂。为了解该协作体系受力情况并选择合适的吊杆拆除方法,以南昌市洪都高架桥为背景,采用有限元软件MIDAS Civil建立桥梁-架桥机的施工全过程协作模型,计算架桥机及主梁位移、吊杆力、主梁应力,分析架桥机抗弯刚度、吊杆面积对结构受力性能的影响,并对吊杆拆除方法进行研究。结果表明:预应力张拉完成后,吊杆仍存在较大拉力,主梁受力须考虑架桥机协作效应。架桥机刚度的增加能有效削弱架桥机-主梁协作受力效应;吊杆截面面积对削弱协作受力效应不明显。相比于吊杆逐对拆除法,采用架桥机整体落架法拆除吊杆时,吊杆最大拉力不超过初始吊杆力,安全性更好,且施工操作简便,因此最终采用架桥机整体落架法拆除吊杆。     

基于柔度矩阵曲率差法识别结构损伤

提出利用柔度矩阵曲率差法研究结构的损伤识别,利用结构损伤前后的柔度矩阵分别求得各列的平均值,然后进行差分,并以其作为损伤识别的指标;以有限元分析含损伤结构的模态参数为基础,分别建立简支梁含有一处损伤、多处损伤、连续梁各跨和支座处含有一处损伤的ANSYS有限元模型,分析该方法识别结构损伤的效果。数值分析表明该方法仅需低阶模态参数即可准确简便地识别结构单处或多处损伤的位置;通过与已有的MF、MFC、RFD等损伤指标的数值模拟分析对比,显示了该指标的优越性。     

基于均匀荷载面曲率差与模糊隶属度的简支梁损伤识别方法研究

桥梁结构在运营过程中受到外界环境、车辆荷载与自然灾害的影响,不可避免地出现材料性能退化与结构损伤,及时、有效地识别桥梁结构既有损伤,对保障桥梁运营安全具有重要意义。针对现有损伤识别方法准确性低、计算繁琐等不足,以简支梁为研究对象,提出了简支梁两阶段损伤识别方法。首先,采用模态分析提取简支梁前三阶竖向振动模态频率与振型,构建均匀荷载面曲率差进行损伤定位;其次,以典型损伤状态下的均匀荷载面曲率差作为损伤等级中心,计算测试工况均匀荷载面曲率差到损伤等级中心的隶属度,利用模糊隶属度判定测试工况的损伤等级。简支梁数值模型损伤识别结果表明,提出的两阶段损伤识别方法能够有效识别简支梁损伤,具有较高的准确性。     

基于支持向量机模式识别原理的悬索桥吊杆损伤识别研究

吊杆为悬索桥主要的传力构件.为实时在线监测吊杆的损伤状态,文中以恒栽作用下的均布荷载挠度变形曲率为特征参数,采用支持向量机模式识别理论,对某大跨度悬索桥吊杆进行损伤识别研究.研究结果表明,支持向量机理论无论在损伤定位及损伤程度的识别上均具有较好的识别效果.     

体外横张预应力加固布束方案的探讨

结合连续刚构桥后期挠度逐渐增大特点,提出首先采用纵向张拉、结构后期运营中采用横向张拉的技术调控连续刚构桥跨中后期挠度。通过分析体外横张预应力束张拉空间可知,伸长率随着预应力束上、下张拉角度的增加而线性增大,布束时应结合最小上、下张拉角选择下弯点位置。通过探讨3种预应力束布置方案可知,当所需调控主梁挠度较小且箱梁高度较高时,可在箱梁内布置预应力束;当所需调控主梁挠度较大且箱梁高度难以满足张拉要求时,可在箱梁腹板外侧或中跨锚固点至L/4(L/3)的箱梁内布置预应力束,但方案选择应以少损伤原结构为宜。     

基于支持向量机模式识别的大跨度桥梁钢箱梁损伤识别研究

葙梁为大跨度桥梁主要的承重构件,为实时在线监测钢箱梁的损伤状态,以恒载作用下的均布荷载挠度变形曲率为特征参数,采用支持向量机模式识别理论,对某大跨度悬索桥钢箱梁进行损伤识别研究.结果表明,支持向量机模式对损伤定位、损伤程度均具有较好的识别效果.     

基于静力模型修正的装配式T梁桥荷载横向分布计算

为了准确计算装配式T梁桥发生损伤情况下的荷载横向分布状况,并准确评估桥梁损伤情况,在铰接板(梁)法的基础上,提出了一种基于模型修正理论的桥梁荷载横向分布计算方法。首先建立了一个同时考虑主梁和铰缝损伤的简化模型。以主梁刚度K_k和铰缝刚度K_q作为待修正参数,定义相应的刚度折减系数η_k和η_q,再以结构静力响应构造目标函数,并通过L-M法和G-N法相结合的方法对目标函数进行优化,得到桥梁损伤状况下的刚度折减系数。根据修正后的刚度参数,计算出考虑主梁和铰缝损伤的荷载横向分布系数。以一座在役15 a的装配式T梁桥为算例验证了所提出方法的准确性。算例以出现破损的3片主梁和2道铰缝的刚度为修正参数,以主梁计算挠度与实测挠度的残差为目标函数,通过不断修正损伤模型刚度参数来反映桥梁构件的实际服役状态。计算结果表明:此方法能够快捷地识别出结构损伤对主梁和铰缝刚度的影响程度;模型修正后的主梁挠度及荷载横向分布计算值均与实测值吻合良好,而在模型未修正前的计算值与实测值差异较大;本研究方法能够较好地适用于装配式铰接T梁桥及板桥损伤后的刚度参数识别和荷载横向分布计算,而初始未考虑损伤的计算模型已经不再适用于该类桥的荷载效应计算。     

径向基网络在简支梁损伤识别中的应用

对简支梁进行了损伤分析,研究了不同损伤工况下的频率变化率和模态振型曲率变化,并采用径向基神经网络对结构进行了损伤识别研究,研究中采用了三种方案:仅利用频率变化率;仅用第1阶模态曲率变化;综合使用前3阶频率变化率和模态曲率变化.结果表明,基于动力参数和径向基神经网络的结构损伤识别方法能够准确地识别结构的损伤程度,神经网络...     

大跨度预应力混凝土斜拉桥基于定期检测的损伤识别方法

为了在定期检测信息的基础上实现大跨度预应力混凝土斜拉桥的健康状态评估,提出采用无线多点自动综合测试系统监测结构应力,利用环境随机振动法测试全桥索力,并结合桥梁几何测试信息,获得桥梁状态的综合检测方法。针对招宝山大桥,建立最优化遗传静力反分析模型,采用基于遗传算法的大型复杂结构损伤识别程序对模拟的损伤工况进行分析,有效识别出了斜拉桥主梁的损伤位置。并且由于遗传优化算法对参数的类型和数量没有限制,对斜拉桥进行包含不同损伤类型的参数化建模,可以进行结构多类型损伤的识别,因此,可推广至其他复杂桥梁的损伤识别,为同类工程所借鉴。