系杆拱桥的损伤识别与诊断研究

桥梁结构损伤识别是对既有桥梁结构进行损伤检测的重要一步.理论分析表明结构损伤前后的固有频率的变化包含了结构损伤信息.对兰州市某黄河公路大桥系杆拱结构进行了损伤数值模拟,提取其固有频率作为BP神经网络的输入参数来训练网络,对结构的损伤进行了模拟诊断分析,并在与实桥的损伤结果基础上提出了基于BP网络的系杆拱损伤诊断的方法.     

铁路钢板梁桥的损伤识别与诊断研究

根据结构在损伤前后其固有频率的变化能够反映出结构的损伤信息这一特征,以洛河大桥为工程背景,通过BP神经网络模型在考虑无噪声和有噪声两种情况下分别对钢板梁桥整体损伤程度进行识别与诊断的研究.通过利用ANSYS软件提取出该桥在损伤前后的固有频率,并将其变化率作为网络的输入向量对网络进行训练,同时将该桥固有频率的实测值作为网络模型的测试向量,从而对钢板梁桥整体损伤程度进行准确的诊断.     

环境温度对三塔两跨悬索桥结构静动力特性的影响

以泰州大桥为对象,分析了整体结构温度变化对于三塔两跨悬索桥结构静动力特性的影响.从Euler-Bernoulli梁出发,导出了杆件单元的内力变化后的动力特性分析等效刚度表达式.通过温度变化后大跨桥梁的静力分析,得到构件单元内力增量,计算等效刚度,进而计算温度变化后的动力特性.利用ANSYS的二次开发功能,编制了相应的宏命令和分析模块,分析了结构整体温度变化对大桥动力特性的影响.结果表明：环境温度变化对于泰州大桥结构静动力特性影响明显,温度的变化与大桥自振频率的变化呈反比关系.在进行大跨桥梁试验模态分析,以及结构损伤识别等研究中应考虑环境温度的影响.     

BP神经网络在健康监测基准模型损伤识别中的应用

本文针对ASCE提出的健康监测基准问题的结构模型,分析了基于固有频率的结构损伤识别方法,使用MATLAB软件模拟不同的结构损伤情况,根据得到的固有频率构造BP神经网络输入参数并进行相应的训练,通过神经网络对结构损伤分步分层次的进行诊断。通过数值分析结果说明这种方法可以取得较好结果,也进一步说明神经网络技术是进行结构损伤识别有效方法。     

基于工作应变模态的管道损伤识别试验研究

为了检测管道损伤、进行实时安全评估和长期寿命预测,防止管道事故发生,利用振动损伤检测方法,针对管道的一维性质,推导了求解管道损伤应变模态差分公式,建立定位损伤、确定损伤程度的直接指标数学模型.对3根管道进行不同损伤工况下的物理模型试验和损伤识别分析,结果表明:管道固有频率最大变化率仅为6.71%,固有频率作为全局性参数用于结构损伤诊断存在模态频率识别效果不明显且信息量较少的局限性;应变模态敏度比差值在损伤区域出现明显的突变,能直观准确地识别管道损伤.      

基于中长期环境温度变形效应的半整体桥台-土相互作用试验

为研究环境温度作用对半整体桥台与台后土之间相互作用机理的影响,以简化半整体桥台-土结构模型为研究对象,进行了基于位移的环境温度作用下半整体桥台-土相互作用拟静力试验。研究结果表明：半整体桥台的滞回曲线随季节性温度变化而变化,季节性升温和降温转化段对桥台-土相互作用的影响非常显著,而持续增加或减小段对其影响较小;一年中的第1个升温段对桥台-土相互作用影响更大,随着几个季度的温度加载,台后土逐渐被压实,土压力变化趋于稳定,增加趋势减缓;不同季节昼夜温度变化对桥台-土相互作用的影响不同,夏季白天升温对桥台-土相互作用的影响小,而夜晚降温的影响大,冬季则反之;随着季节性温度的逐渐升高,桥台-土相互作用滞回曲线由凹形向凸形发展,呈现出更加饱满的梭形;中长期环境温度对台-土相互作用影响较大,经过一整年的温度作用后,台后土压力显著增大,产生棘轮效应;桥台转角与加载位移存在较大相关性,随着循环次序的增加,桥台转角先逐渐增大后趋于稳定;在中长期环境温度作用下,半整体桥台逐渐表现出往台后方向偏转的趋势;昼夜温度变化对桥台转角的影响不可忽视,在相同加载位移下,考虑季节性温度和昼夜温度叠加作用情况的桥台转角试...     

环境温度作用下地下主体结构水化热分析

为研究水化热-环境温度耦合作用下地下主体结构的温度场分布规律,以公常路中山大学深圳校区段下穿改造工程为背景,采用FEA有限元软件对该底板进行混凝土水化热模拟,并与自动化监测获得不同施工环境温度下主体结构底板混凝土的内外温度进行对比分析.研究结果表明:选择合适的环境温度下施工,可以有效控制大体积混凝土水化热温差.在施工环...     

考虑温度效应的简支梁桥损伤识别方法研究

基于模态频率的损伤识别方法得到了广泛的应用,而温度往往会掩盖桥梁损伤造成的模态参数变化.通过建立简支梁有限元模型,改变混凝土弹性模量进行模态分析,得出了温度和损伤作用下的简支梁模态频率.结合BP神经网络,对温度影响下的简支梁桥损伤进行了有效识别.     

温度对矮塔斜拉桥成桥状态影响研究

为了得到更合理的成桥状态并进行施工控制分析,通过Midas/Civil有限元软件,建立了一座双塔三跨矮塔斜拉桥模型,分析了不同环境温度和截面温度梯度对矮塔斜拉桥成桥后的内力与变形的影响。研究发现:温度作用对矮塔斜拉桥成桥主梁应力、主梁刚度和索力均有影响。桥梁有索力区主梁刚度受环境温度影响明显,温度变化对主梁刚度影响较小;相对于主梁上缘,主梁下缘应力对温度变化更加敏感。不同温度工况下,斜拉索中跨区域索力变化比边跨大,端斜拉索索力受温度作用影响严重。最后,结合温度作用对桥梁内力和变形的影响,给出了桥梁设计和施工监控建议,为矮塔斜拉桥施工控制提供一定参考。     

关于沥青物态结构的研究

根据在不同的环境温度条件下沥青所表现出的不同状态及其性能,通过GPC、DMA和IR分析,对沥青分子结构、物态结构,提出了新的观点,从分子运动的层面,阐述了沥青物态结构与温度间的变化关系.     

轮对损伤诊断的模态分析方法

应用频率移动及模态振型变化进行结构损伤定位和损伤度诊断的基本原理,对铁路车辆轮对的损伤度进行诊断摸拟分析,用有限元方法得到了轮对卸荷槽附近在不同损伤度的条件下轮对模态频率和位移振幅幅值的变化趋势.分析指出损伤度小时频率移动小,损伤度大时频率移动大,当损伤度由小变大时,位移频率响应的幅值变化比较明显.当损伤度小时亦采用模态振型进行损伤诊断,当损伤度大时亦采用频率进行损伤诊断.     

环境因素对混凝土简支梁模态参数的影响分析

准确的模态参数测试是基于动力特性进行桥梁损伤识别的基础,模态参数受到环境因素的影响产生变化,从而导致无法得到准确的损伤识别结果。因此,分析环境因素对模态参数的影响,明确主要环境影响变量,对桥梁损伤诊断的环境影响剔除具有重要意义。以季冻区中小跨径钢筋混凝土简支梁为例,对试验梁监测数据进行分析和关联度计算,研究环境因素与模态参数的季节性变化规律,定量对比环境因素对模态参数变化的影响程度,确定影响钢筋混凝土简支梁模态参数变化的主要环境变量,进一步明确空气温度与太阳辐射作用下内部温度变化对模态频率的影响规律。     

川藏铁路特殊气象环境对动车组隧道气动阻力的影响

为研究川藏铁路温度与气压条件变化对动车组隧道气动阻力的影响，通过调研川藏铁路雅安至林芝段各站点气象数据，建立了川藏铁路特殊高原气象条件下动车组列车隧道气动阻力的计算模型，分析了川藏铁路沿线气压与温度变化对动车组隧道气动阻力的影响. 研究结果表明:动车组列车的隧道气动阻力与线路环境的气压、温度密切相关；环境气压越低，隧道气动阻力越小，环境温度越低，隧道气动阻力越大；与平原地区的气象环境相比，川藏铁路沿线气压变化对动车组列车隧道运行阻力的影响能达到30%左右，温度变化对动车组隧道运行阻力的影响在10%左右.      

关于沥青物态结构的研究

根据在不同的环境温度条件下沥青所表现出的不同状态及其性能，通过GPC、DMA和IR分析，对沥青分子结构、物态结构，提出了新的观点，从分子运动的层面，阐述了沥青物态结构与温度间的变化关系。     

热载荷下嵌入SMA丝复合材料梁的固有频率

基于形状记忆合金Brinson一维热力学本构方程，建立了热载荷作用下嵌入SMA丝复合材料梁的一维热弹性本构关系．利用横向微幅自由振动的特征方程，求解了两端固定约束条件下梁在均匀升降温过程中的线性振动响应，获得了嵌入SMA丝复合材料弹性梁的前四阶固有频率随温度变化的特征关系曲线．结果表明，形状记忆合金丝相变过程中的回复应力和弹性模量的变化对梁的各阶固有频率均有影响，是实现梁自振频率主动控制的一种有效方法。     

钢筋混凝土损伤梁动力特性的有限元分析

以钢筋混凝土梁为研究对象,基于Euler-Bernoulli梁理论和结构动力学理论,通过有限元分析,计算得到了不同裂纹状态下梁的固有频率和模态振型,研究了裂纹对梁振动响应的影响。结果表明,损伤结构动力特性对损伤的敏感性并不能简单的归结为高频一定敏感,低频一定不敏感,应视裂缝位置与振型节点关系而论。     

兰新铁路第二双线混凝土采用橡塑板保温保湿试验研究

基于对兰新铁路第二双线气候特征的分析,提出了一种综合利用橡塑板、塑料薄膜和吸水土工布的新型保温保温养护方式,并在典型区段进行了现场验证试验,通过测试不同养护方式下混凝土构件内部、表面与养护材料间温度及混凝土抗压强度和电通量等指标,研究了新型保温保湿养护的效果.结果表明:与传统保湿养护相比,新型保温保温养护方式能有效地降低混凝土内外温度受环境温度变化的影响、提高干燥、昼夜大温差气候下混凝土的强度和抗氯离子渗透性,具有良好的保温效果.     

水中结构振动特性的实验研究

对水中结构的振动特性进行了实验研究.制作了3组不同尺寸的试件,将其放于不同水深的试验水槽中,分别应用共振法和模态法进行动力特性测试,列出了实验步骤和实验结果,讨论了水深对悬臂结构振动特性的影响,得出结构在水中的固有频率均比空气中低,随着水深的增加,结构各阶固有频率降低程度逐渐加大,刚度较小结构的固有频率随水位的升高受水阻尼影响较大等结论.为便于对试验数据的正确性进行分析和判断,在进行水中试验前,利用两种有限元软件计算了悬臂结构在空气中的基频,并与两种不同实验方法测试的结果进行对比,计算数据和实验结果基本吻合.     

大体积混凝土成层浇筑过程温度场分析

提出了大型桥梁中大体积混凝土成层浇筑过程一维温度场的解析解.该解能够比较精确地反映气温日变化、混凝土水化热和浇筑温度对混凝土最高温度的影响,从而为最大温差的确定和温度控制方案的选择提供了可靠的依据.此外,应用本文提出的计算方案,对厦门海沧大桥锚锭中的锚块进行仿真计算,获得了相应的温度变化过程和最高温度.计算结果表明,施工期环境温度对混凝土锚块最高温升有显著影响.     

蒙特卡罗法在桥梁损伤识别中的应用

以桥梁结构损伤识别为研究对象,采用模态应变能损伤识别与蒙特卡罗法相结合的方法,讨论了测试噪声对桥梁结构损伤定位的影响。在分析过程中对模态的阶数、单损伤、多损伤及损伤部位等进行了研究,依据噪声影响下的模态应变能变化率定位结构损伤。以某连续梁桥为例验证了方法的有效性,利用蒙特卡罗法进行了1万次的计算,得到在不同损伤程度、不同损伤位置随测试噪声水平变化的识别率。研究结果表明,损伤识别率更能表征损伤识别方法,且符合工程实际需要。