考虑粗糙度影响的桥梁损伤识别间接测量方法

基于间接测量技术,采用国际标准化组织建议的功率谱密度函数（PSD）模拟路面粗糙度等实际因素在车桥耦合模型中的影响,提出一种通过检测车辆在桥梁上运行,并利用安装在检测车辆上的传感器所得的动力响应信号来识别梁弯曲刚度,进而进行结构损伤识别的间接测量新方法。考虑到应用该新方法过程中路面粗糙度等实际因素易产生不利影响,提出利用车频及车辆阻尼比相同的2辆检测车位移信号相减的方法来消除路面粗糙度产生的影响。首先通过理论推导对该方法进行理论验证,接着采用数值模拟的方法分别对采用该方法消除路面粗糙度影响的可行性、桥梁损伤位置识别的可行性以及损伤程度识别的可行性进行验证,最后采用该方法进行实桥实测试验。研究结果表明：所提方法可以有效消除路面粗糙度等实际因素对间接测量技术的不利影响,可以有效地识别梁弯曲刚度,进而达到桥梁损伤识别的目的,有助于推动基于动力测试的间接测量技术在桥梁结构损伤识别工作中的实际应用。     

基于初弯曲梁单元的大跨度悬索桥主缆弯曲刚度分析

针对大跨度悬索桥主缆的精细化分析中不能同时考虑主缆弯曲刚度、主缆初始弯曲、索鞍及缠丝等因素的影响,提出了一种新型的初弯曲梁单元来模拟主缆的弯曲刚度和初始弯曲,通过虚功增量方程推导其切线刚度矩阵,并编制了主缆非线性有限元程序,建立大跨度悬索桥主缆施工过程的有限元模型,计算中考虑了索鞍处主缆线形的修正及由缠丝引起的主缆弯曲刚度的变化.结果表明:弯曲刚度使主缆在恒载作用下的竖向变形减小,成桥状态时由此引起的主缆线形计算偏差没有超过工程精度的要求;成桥状态时靠近桥塔的吊索吊点处主缆的弯矩及弯曲应力显著,需要在大跨度悬索桥主缆设计和施工中加以考虑.     

基于ANSYS模拟桥梁支座的弹簧单元刚度系数率定与振动台试验验证

支座刚度系数的取值对桥梁结构的动力响应有较大影响,选取合理的刚度系数可以优化桥梁的抗震性能。通过大型有限元软件ANSYS使用Combine14弹簧单元来模拟桥梁支座,选取0.1倍,1倍,10倍,20倍,50倍,100倍,200倍的初始法向刚度和切向刚度,通过数值计算所得的加速度、位移及应变峰值与振动台试验实测值的对比来进行取值率定。结果表明,当取100倍的初始刚度系数时为较合理取值。通过增大地震动峰值加速度将数值模拟值与试验实测值进行误差比较,误差都在5%左右,验证了弹簧单元刚度系数率定的准确性。率定及验证过程可为类似工程的刚度系数计算提供参考。     

利用隧道监控量测进行超前地质预报研究

在隧道超前地质预报中,由于地质雷达和TSP技术操作人员的主观性等原因,时常发生预报结果与实际情况相差较大,致使安全事故经常发生。阐述利用有限单元法进行三维数值模拟试验,提出根据监控量测的位移结果进行客观、准确的地质预报,为地质预报提出新的思路和方法。     

基于改进直接刚度法的桥梁损伤定量评估

目前桥梁损伤评估主要采用基于可靠度理论、层析分析法、模糊理论、神经网络以及专家系统等的整体评估,桥梁局部损伤还仅限于定性评估阶段。本文研究改进了基于直接刚度理论的桥梁损伤评估方法,直接研究桥梁动力特性参数的变化值与其损伤程度大小之间的函数关系,从宏观角度定量评估桥梁损伤程度,并与曲率模态振型幅值法评估结果进行比较分析,检验该方法的应用效果。以云南大保高速K442+665特大桥为研究背景,建立空间有限元模型,对该桥的损伤进行模拟分析。研究表明其评估结果具有较好的准确性、有效性和适用性。对进一步研究混凝土桥梁损伤识别理论具有一定的推动作用。     

基于预紧弹簧系统的桥梁挠度冲击系数量测方法

为了提高桥梁挠度及冲击系数测试的稳定性,在传统悬锤法基础上,基于弹簧预紧效应,提出了预紧弹簧法。首先依据车-桥耦合振动理论,以简支梁桥为对象推导了车辆-桥梁-预紧弹簧耦合振动方程,进行了室内试验和系统数值验证;在此基础上分别建立了车辆-桥梁-悬锤系统和车辆-桥梁-预紧弹簧系统的有限元模型,利用数值解法分析了横向风荷载对悬锤法和预紧弹簧法测量主梁挠度及冲击系数的影响;根据建立的车辆-桥梁-预紧弹簧耦合振动系统,研究了影响该方法精度的关键性因素,并给出系统参数选型优化经验公式。最后,以一座30 m预制装配式简支箱梁桥为例,在随机车载激励下,进行支架法、悬锤法和预紧弹簧法3种方法的对比试验。研究结果表明：预紧弹簧法与传统悬锤法相比,冲击系数受风荷载影响较小;无风环境下,预紧弹簧法易受铁丝抗拉刚度、弹簧刚度和悬挂长度的影响,而与初始预紧力值无关;通过合理选用参数,预紧弹簧法能够实现主梁与系统同相位振动;工程实例表明该方法与支架法挠度冲击系数平均误差为6.1%,精度高于悬锤法测量结果,该方法也可为桥梁结构静动载大位移测试提供借鉴。     

基于数字图像处理的隧道围岩形变量测方法

为了克服传统隧道围岩形变量测法观测时间长,易受环境干扰等缺点,本文提出一种基于数字图像处理技术的测量方法,对隧道围岩形变进行量测。通过对隧道围岩断面上若干个观测点进行拍摄,利用图像增强、图像预处理、图像识别等研究方法,经多级图像处理,提高对比度,锐化目标边缘,使围岩观测点更加清晰,从而把重点识别目标从隧道背景中有效分割出来,然后对处理后的图像进行坐标定位比对。基于隧道围岩形变测量方法是一种与传统测量完全不同的新方法,可以快速地、安全地对围岩形变进行测量研究,为非接触量测方法开辟了一条新的途径。     

基于监控量测的隧道施工失稳原因分析

从监控量测及超强地质预报角度出发,采用隧道施工失稳原因分析方法——PMCT法分析隧道施工失稳的原因,并结合隧道施工实例进行分析论证,探讨隧道施工失稳事故对策,以期对软弱破碎围岩隧道施工有所帮助。     

基于现场监控量测的隧道围岩分级方法

通过结合地质测量、位移反分析,对现行监控量测项目进行拓展,以寻求监控量测信息与围岩分级指标之间的定量关系,建立在施工现场快速、定量地确定(修正)围岩分级的方法。该方法基于监控量测及非确定性反分析技术,在施工现场能快速判断围岩级别,用以及时修改设计,指导现场施工。该方法有效利用了量测数据,使其更大限度地为隧道工程服务。     

基于应变比的桥梁损伤识别与评估方法

为了研究如何应用桥梁健康监测数据对桥梁关键部位损伤进行识别,从而对桥梁健康状况进行有效评价,解决桥梁结构监测数据分析利用方面存在的实用性不强的问题,通过在结构的测试断面和基准断面分别布设一定数量的应变传感器,采用桥梁应变影响线理论,建立了一种基于应变比的桥梁损伤识别与评估方法.分析了大量车辆荷载作用下桥梁应变响应监测数...     

一种基于灵敏度矩阵进行桥梁损伤识别的方法

重点研究了一种基于灵敏度矩阵对桥梁进行损伤识别的方法。基于振动分析的矩阵摄动理论,首先讨论了求取模态参数对结构物理参数灵敏度矩阵的方法,形成灵敏度矩阵的过程中避免了偏微分计算;基于灵敏度矩阵,建立了桥梁的损伤识别模型,并给出了此模型具体的求解方法;然后利用Guyan缩减的方法来缩减结构的模态自由度,保证了在进行损伤识别的过程中利用较少的模态参数,进而提高了方法的实用性;最后把所述方法应用于三跨预应力混凝土连续箱梁桥的实际损伤诊断工程。结果表明,利用所述方法进行预应力混凝土连续梁桥的损伤识别是有效的。     

典型人字形桥梁结构分析的刚度法研究

在普通梁理论的基础上,通过增加自由度的分析方法,提出以每个节点10个自由度的薄壁箱梁分析单元。以典型的人字形薄壁箱梁桥作为研究对象,分别建立普通空间梁格、空间板壳有限元分析模型及有机玻璃试验模型,对模型的不同理论分析与实测结果进行比较。研究结果验证了本文理论分析方法的正确性和简便性。     

基于响应面方法的桥梁静动力有限元模型修正

提出了一种基于响应面方法的桥梁静动力有限元模型修正技术,并成功地应用到了常德市白马湖公园虹桥的有限元模型修正当中.利用结构静载位移和振动频率等现场实测静动力响应,构造联合静动力的结构有限元模型修正的目标函数,在相关指标灵敏度分析的基础上筛选待修正参数,并利用响应面方法拟合桥梁静动力响应的代理模型.最后利用响应面替代模型(Meta-model)对该桥进行有限元模型修正,使得桥梁响应的实测值与计算值达到较好的吻合程度,经过修正后的有限元模型能够反映该斜拉桥的静动力特性,可以作为该桥的基准有限元模型.     

基于响应面法的钢管混凝土组合桁梁桥多尺度有限元模型修正

为建立适用于钢管混凝土桥梁的高效、高精度有限元分析模型,提出一种基于响应面法的全桥多尺度有限元模型修正方法。首先以一座钢管混凝土组合桁梁桥为工程背景建立包含全桥、组合桁梁桥面板以及钢管混凝土桁架杆件3个尺度的ABAQUS全桥多尺度有限元模型。在考虑钢管混凝土结构的特点和施工误差的基础上选取桥面板混凝土弹模、厚度,桁架弦杆内混凝土弹模,钢材弹模以及加载车辆荷载5个影响因素作为待修正参数;根据实桥试验条件选择中跨跨中挠度、下弦空管弦杆应力、墩顶钢管混凝土弦杆应力、墩顶受压腹杆应力以及桥面板顺桥向应力5个目标函数。其次采用中心复合设计方法生成了待修正参数的样本集,并将每组参数样本代入有限元模型进行计算。进而采用响应面法建立待修正结构参数和目标函数的2次多项式函数关系,结合参数显著性分析得到响应面方程。最后结合实桥试验结果对多尺度有限元模型3个尺度上的结构参数进行同步修正。结果表明：修正后的参数变化情况与依托工程的实际施工情况相符;采用修正后的参数建立的多尺度有限元模型计算值与实桥试验结果吻合良好;修正后的有限元模型具有较高的精度,可真实反映实际工程中桥梁结构的受力状态。该修正方法可为桥梁结构运营期间的健康监测、状态评估、损伤检测提供可靠的分析手段。     

无梁板桥的结构分析方法及尺寸优化

介绍了无梁板桥的特点以及其结构分析方法中的解析法和有限元法。在跨度允许范围内,与梁桥相比,无梁板桥具有更多的优点。最后对无梁板桥的结构尺寸优化作了一下探讨。     

基于正则化与B样条曲线的桥梁影响线识别方法

为了快速评估既有桥梁的安全性，研究了基于多源实测信息快速准确识别桥梁影响线的方法。首先利用桥梁动力响应及车辆移动的实测信息，建立影响线识别的数学模型。在模型中引入Tikhonov正则化方法以解决病态矩阵求解问题，通过设置罚函数项以取得较光滑并贴近真实的影响线。然后通过基函数扩展法重构影响线，将其表示为一系列三次B样条基函数的线性组合，从而将问题从识别众多影响线因子简化为识别少量基函数权重系数。为了验证上述方法的可行性，先在实验室模拟钢制试验小车在钢筋混凝土三跨连续梁模型上移动的过程。基于实测布置于梁底的多测点挠度和应变响应时程以及相应的试验车信息，可识别出不同位置测点的挠度和应变影响线。试验结果表明无论是影响线的总体形状还是局部峰值，识别解与基准解均能较好地吻合。该方法还被进一步应用到一座简支现浇预应力混凝土箱梁桥。该试验通过实测检测车过桥期间的桥梁跨中截面若干测点的动应变、动挠度以及车辆重力、实时位置等信息，准确识别了对应于不同车道的挠度和应变影响线。通过对比桥梁静载实测和影响线虚拟加载结果，发现两者偏差绝对值在5%以内。在一定程度上表明了该影响线识别方法具有较高精度，并具备工程应用的良好潜力。     

基于有限元的全承载式客车车身强度刚度分析

应用有限元分析方法,对某全承载式客车车身骨架在弯曲和扭转工况下进行结构强度、扭转刚度的计算分析。     

下部结构刚度对梁拱组合桥静力性能的影响

结合工程实例,介绍了群桩基础采用等代双柱模型以考虑上下部结构共同作用的模拟方法,给出了等代双柱的参数换算公式,并在此基础上研究了下部结构整体刚度和桥墩转动刚度变化对上承式梁拱组合桥静力性能的影响。研究结果表明:下部结构整体刚度对梁拱结合段主梁弯矩影响较大、对主梁轴力影响较小、对成桥水平推力和年温差水平推力影响较大。桥墩群桩转动刚度对成桥内力几乎没有影响、对成桥推力和年温差水平推力影响较小。