考虑温度影响的结构损伤识别基准有限元模型

介绍了一种基于遗传算法、考虑温度影响的结构损伤识别基准有限元模型建立方法。首先,认为材料(如混凝土)的弹性模量与温度相关,确立了弹性模量和温度的关系模型。然后,基于Matlab建立了一个简支梁的有限元模型,并采用遗传算法进行了4种工况下无温度模型和温度模型的损伤识别,发现无温度模型将温度变化误识别为损伤,而温度模型在不同工况和温度下均能很好地识别出损伤位置和程度,可作为基准有限元模型。随后研究了该文方法的抗噪能力,发现在不同噪声水平下,对于随机噪声和不太高的高斯白噪声具有较强的鲁棒性。最后建立了简支梁试验室模型,进行了振动测试,建立了考虑温度影响的、可用于后续损伤识别的基准有限元模型。     

基于模态振型的预应力混凝土梁损伤检测

以预应力简支梁为例，通过Ansys有限元模型，分析模态振型在预应力混凝土结构损伤检测中的技术可行性。结果表明:模态振型不仅可以明确地确定结构损伤的存在，而且可以较准确地确定结构损伤的位置。所得结果对于预应力钢筋混凝土梁的健康状况检测具有一定的参考价值。     

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...     

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。     

基于影响线二阶导数的结构损伤识别方法研究

提出建立基于位移影响线的简支梁结构损伤识别方法。该方法应用力学公式对损伤前后钢筋混凝土简支梁模型进行数值分析计算,得到位移影响线及其1、2阶导数,据此对损伤前后简支梁进行损伤位置及损伤程度的判别,模拟计算证明采用该方法进行结构损伤识别具有有效性。另外,应用位移影响线对一座简支T梁刚度变化状况进行识别,进一步证明采用位移影响线对结构刚度变化进行识别的可行性。     

考虑运营环境不确定性的斜拉桥模态频率识别

为剔除运营环境因素（温度、车辆荷载、风等）对斜拉桥结构模态频率的影响，凸显因结构损伤引起的频率变化，对运营环境和模态频率之间的量化和传递进行研究。首先，考虑温度对材料弹性模量以及几何特性的影响，对温度影响模态频率的机理进行分析，以灌河大桥为工程背景，在较长时间尺度内对模态频率进行单因素回归分析；然后，根据匀速移动常量力作用模型推导移动荷载和结构振动强度的关系，考虑到车辆荷载及风荷载在较短时间尺度内对桥梁结构作用存在较强的耦合关系，采用非线性主成分分析方法（NLPCA）对运营环境因素进行主要特征提取和冗余信息的剔除，使用人工神经网络（ANN）模型实现两者之间的量化和传递；最后，提出基于运营环境变量分析的模态参数修正方法。结果表明：在较长时间尺度内，温度和车辆荷载与斜拉桥模态频率均有明显的负线性相关性，40℃季节温差对灌河大桥模态频率的影响为1.3%；非强风期间，主梁加速度RMS可近似反映桥上车辆荷载的变化；在短时间尺度内，温度与车辆荷载2种因素影响水平相当，一天内对灌河大桥影响一般不超过1%；基于NLPCA的ANN回归模型能较好地实现灌河大桥环境因素与模态频率的传递，剔除运营环境因素影响后的斜拉桥模态频率变异性明显降低，主要包含某些随机误差，符合正态分布。     

考虑滑移的锈蚀钢筋混凝土简支梁承载力数值分析

以ANSYS软件为平台,在充分考虑混凝土与钢筋界面滑移影响的基础上,建立不同锈蚀率下钢筋混凝土简支梁模型,以此来分析锈蚀钢筋混凝土简支梁的承载力变化.采用SOLID65单元模拟混凝土,LINK8单元模拟钢筋,Combine39模拟钢筋-混凝土界面的粘结滑移关系,并通过对Combine39单元进行修正来考虑钢筋锈蚀对钢筋...     

基于温度影响的简支梁桥损伤识别的研究

近年来,基于振动的桥梁损伤识别成为土木工程的研究重点,而环境因素对模态参数的影响越来越引起人们的关注,温度是影响模态频率的主要环境因素。本文利用有限元软件ANSYS进行模态分析得出了不同温度下桥梁的模态频率值,实现了考虑温度影响的桥梁损伤位置和程度的定量识别。     

钢筋混凝土拱基于模态频率的承载能力评估

基于钢筋混凝土拱破坏过程中模态频率的变化规律,进行了承载能力评估方法的研究.对某旧桥中的2根钢筋混凝土拱肋进行了加栽过程中的模态试验.基于试验结果和有限元分析研究了有初始损伤和完好的钢筋混凝土拱破坏过程中的模态变化规律,并采用曲线拟和的方法对钢筋混凝土拱的极限承栽能力进行了预测.结果表明,该拱接近破坏时模态频率会下降,但各阶模态频率的下降程度与最弱刚度截面的位置有关;拱破坏过程中第1阶模态频率值与所受荷载之间的关系可近似用二次方程来描述.     

基于摄动法的梁桥开裂后模态分析

基于摄动法提出一种针对梁桥开裂后的模态分析方法，采用6公式模拟了梁裂缝。首先给出了摄动项的一般表达式，获得了受损梁的特征值和模态振型的解析式；然后以一受损简支梁为例，计算了裂纹深度和位置对频率变化的影响。计算结果表明：裂纹会引起梁自振频率的变化，但当裂纹位于梁的反弯点处时梁的频率无变化。     

铜瓦门大桥吊杆损伤对索力变化的影响研究

吊杆损伤是中承式钢管混凝土提篮拱桥的常见损伤。由于吊杆损伤对索力以及自振频率均有明显影响,所以吊杆损伤的定位以及定量分析对桥梁检测至关重要。文中以铜瓦门大桥为背景工程,在有限元基准模型的基础之上,采用弹性模量折减法计算分析典型吊杆损伤组合对全桥吊杆索力变化的影响,对获取的大量计算数据加以提炼总结,得到了对吊杆损伤评估具有参考意义的结论。     

钢-混组合结构桥面板混凝土协调变形研究

通过有限元软件ANSYS建立了钢—混结构模型,分析了在混凝土弹性模量变化时钢—混结构的协调变形性能。分析认为,混凝土弹性模量的变化对钢—混结构挠度影响较小,适当的降低混凝土弹性模量可以增强钢—混结构协调变形性能,但混凝土弹性模量低于30GPa时会造成一定的安全隐患。     

大跨度桥梁模态频率识别中的温度影响研究

针对由环境激励响应辨识得到的桥梁模态频率会受到温度影响的问题,通过建立模态频率-温度分布模型,对香港汀九大桥长期振动和温度分布测试数据进行了分析研究。研究结果表明:不仅环境温度波动会引起模态频率的变化,大跨度桥梁结构上不同部位温度分布的模式对模态频率也有显著影响。对多种建模方法分析比较的结果表明:支持向量机(SVM)的非线性回归模型可以有效地消除引起模态频率变化的环境温度和温度分布模式因素的影响。给出了运用SVM的非线性回归算法消除温度影响的具体方法以及运用这种方法对汀九大桥600 h连续测试数据的处理结果。     

基于本构模型钢筋混凝土简支梁有限元分析

针对有限元法在结构工程中的应用,采用美国E.Hognestad模型,利用ANSYS建立应力-应变关系,通过计算实例,对钢筋混凝土简支梁在荷载作用下,应力应变对混凝土的损伤进行数值分析。     

桥梁实测频率的温度影响分析

基于桥梁健康监测系统的实测数据,研究了桥梁实测频率的温度影响规律,结果表明桥面实测频率在一天内呈周期变化,且总体趋势随温度升高而降低,但桥面频率时程曲线与温度时程曲线有时存在相位差。利用有限元模型分析了桥梁温度变化与频率变化的内在影响机理,结果表明温度导致的弹性模量的改变对频率的影响占主导地位,温度变化量与频率变化量近似成线性关系,并且有限元模拟的频率的温度影响趋势与实测数据的温度影响趋势一致。     

基于位移模态四阶导数的梁结构损伤识别

结构损伤识别一直是工程界关注的热点问题,针对混凝土梁结构的动力损伤识别,提出了利用位移模态的4阶导数进行损伤识别的新方法。通过有限元建模和分析,对钢筋混凝土梁进行损伤识别和算例仿真,从而验证这种方法的敏感性和可行性。研究结果和分析算例表明：利用位移模态4阶导数分析,对结构单处损伤、多处损伤以及对不同的损伤程度都能有效识别,而且不需要结构损伤前的模态参数,显示了该指标检测损伤的优越性和有效性。     

压应力作用下混凝土中氯离子侵蚀性能研究

为系统研究氯盐环境中压应力作用下混凝土的耐久性,设计了1组预应力混凝土构件,分别施加0%、10%、25%、50%、75%、90%混凝土抗压强度设计值的压应力。通过测量不同压应力水平试件的动弹性模量,得出了不同压应力水平下混凝土损伤度的变化规律;同时对压应力作用下混凝土中的氯离子侵蚀试验结果进行横向对比,提出用应力影响系数来反映压应力对氯离子侵蚀速率的影响程度;然后通过不同水平压应力作用下混凝土的力学损伤和应力影响系数变化规律的比较分析,给出了实用、完整的应力影响系数三段式计算方法,并建立了基于损伤变量的应力影响系数表达式。结果表明:不同水平压应力作用下混凝土应力影响系数与以动弹性模量表征的损伤度变化曲线都为二次抛物线,存在相同的压应力临界值,对于普通混凝土,其值约为立方体抗压强度标准值的25%,从简考虑,对水灰比在0.35~0.55的混凝土可取10 MPa;压应力作用导致的力学损伤是改变混凝土中氯离子侵蚀性能的直接原因,不同水平压应力作用下,应力影响系数与以动弹性模量表征的损伤变量能同步变化。     

寒区钢筋混凝土盐冻损伤机理及耐久性研究

通过归纳总结钢筋混凝土结构盐冻损伤的机理,分析讨论各研究理论的特点与不足,探究并进行了更符合实际工况的实验室损伤试验。从试验结果来看,氯盐可以大大的加速混凝土的剥蚀进程,但同时,一定浓度的氯离子又能够抑制混凝土动弹性模量的损失。合理应用氯盐型融雪材料,可以保证结构使用功能的同时又不影响结构的耐久性寿命。     

大跨度异形拱桥动力特性分析

桥梁的动力特性包括自振频率、振型和阻尼比,它是评估桥梁整体性能的重要参数。该文通过有限元分析软件Midas对某大跨度异形人行拱桥动力特性进行分析,得到它的频率和振型,并结合现场模态试验验证了模型的可靠性。同时分析了拱桥的自振频率影响因素,发现拱肋的弹性模量和重度对拱桥的自振频率影响最大,吊杆的弹性模量和重度对它的自振频率影响最小。     

主余震序列波下钢筋混凝土墩柱的抗震性能分析

地震主震之后常常伴随着余震,可能给结构带来二次破坏。文章以普通钢筋混凝土墩柱为研究对象,基于理论分析和二维有限元非线性动力时程计算的方法,采用修正的Park-Ang损伤指标为依据,在主余震作用下对钢筋混凝土墩柱损伤分析,研究墩柱损伤指数随配筋率的变化规律。在多种工况下结构双参数损伤指数分析表明:在主震后处于完好或者轻微损伤状态的墩柱可以不计余震的影响;在主震后处于中等损伤或严重损伤的混凝土墩柱,需要考虑余震的影响。结构抗震设计时,应计入余震的作用,结构的主余震相应大小与余震的峰值加速度和频率特征有关;对主震造成中等损伤、严重损伤和倒塌的钢筋混凝土墩柱,配筋率在一定范围内增加可明显提高结构抗主震及其余震能力。本研究为提高钢筋混凝土墩柱抗余震能力提供有力支撑。