考虑结构损伤的在役混凝土桥梁有限元模型修正方法

混凝土桥梁结构及材料参数在服役期间处于动态变化过程(如材料劣化),在桥梁完工投入运营之后再测定桥梁的材料或者结构参数较为困难,且采用基于桥梁初始设计参数建立的有限元模型来对其进行模拟的精度有限。为建立考虑结构损伤的在役混凝土斜拉桥的高精度有限元模型,提出了一种基于桥梁荷载试验的混凝土斜拉桥有限元模型修正方法。首先以一座混凝土斜拉桥为依托工程,建立了桥梁初始Midas有限元模型。在考虑混凝土斜拉桥结构特点、施工误差以及可能出现的结构损伤部位的基础上,选取4个结构参数及1个试验参数作为待修正参数。根据依托工程桥梁荷载试验特点及常规试验内容,选择了4个覆盖了结构静、动力特性的指标作为目标函数,根据有限元计算结果建立了待修正参数与目标函数之间的响应面方程。最后根据依托工程荷载试验的结果,结合响应面方程对初始有限元模型进行了修正。结果表明:采用修正后参数的计算结果与实际桥梁施工情况相符,修正后的桥梁有限元模型具有较高精度,可较好地反映出实际桥梁工程在弹性阶段的静、动力力学状态;所提出方法可通过桥梁荷载试验来反推桥梁当前状况下的参数状态,实现对桥梁结构的精确模拟,该方法不仅适用于新建桥梁也可对长期运营的桥梁的结构状态进行反推和模拟。     

考虑结构损伤的中小跨桥梁有限元模型修正方法的研究

针对既有结构损伤的中小跨桥梁有限元模型模拟分析,首先分析了传统的动力响应和静力响应的损伤识别方法,指出了其存在的部分缺陷;其次通过梁格法建模分析了空心板桥梁的既有铰缝损伤,提出了中小跨空心板桥铰缝损伤的优化指标;最后,提出了挠度影响线残差法,通过铰缝处影响线斜率的变化来实现损伤定位。这种方法不仅能够有效地识别空心板桥梁的损伤位置,还能定位铰缝损伤的条数。     

大跨悬索桥面向结构健康监测的基准有限元模型

为描述大跨桥梁服役前完好状态时的结构性能,建立了润扬悬索桥面向结构健康监测的基准有限元模型。首先,探讨面向健康监测需求、建立适度精细基准模型的目标,提出了采用正交异性壳单元等效钢箱梁的建模策略。然后,就钢箱梁的简化模拟、桥塔的动力模型修正、成桥状态初始构形及内力的确定、主梁边界条件的确定和钢箱梁局部应力分析等关键技术问题进行了详细的研究。最后,对所建立的基准有限元模型采用润扬悬索桥成桥试验的实测结果进行了验证。结果表明,该基准模型能从整体结构尺度与局部构件尺度两个方面准确地模拟结构的实际性能,从而为润扬悬索桥的损伤识别与状态评估提供了可靠的结构描述与分析依据。     

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。     

基于有限元模型的吊索损伤识别与定位的研究

悬索桥的吊索在运营期间的安全是桥梁结构安全的最重要条件之一。为了深入的对悬索桥吊索损伤识别与定位进行研究,应用有限元软件Midas建立了某悬索桥的的整桥有限元模型。探讨了单根吊索不同损伤的情况下结构多阶模态的变化情况,同时也对多根吊索损伤时结构多阶模态的变化情况进行了研究。研究结果表明吊索的损伤导致结构模态的变化,通过基于运算数据建立了模态振型变化率指标曲线可以看出曲线的突变值大小与吊索的损伤程度有关,随着吊索损伤程度的加深,敏感性指标增大。通过敏感性指标值的大小,结合有限元分析,可以实现对吊索损伤程度的识别。采用这种方法能准确、可靠、有效地对吊索进行损伤识别与定位。     

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。     

基于ARMA模型的盾构隧道结构损伤识别

针对盾构隧道结构特征,通过分析隧道的加速度信号,提出了基于ARMA模型的损伤识别方法。利用ARMA模型方法对缩尺盾构隧道上的加速度响应进行分析,实现了对损伤的有效识别。这种损伤识别方法只需采集隧道的振动加速度信号并进行分析即可对隧道进行损伤识别定位。     

车柳河大桥基准有限元模型的建立

在建立桥梁结构有限元模型时,所建的有限元模型与结构的真实情况不可避免地存在着差异。要建立精确的有限元模型,必须利用大桥现场环境振动测量值得到一组结构实测模态参数,用以作为有限元模型修正的基准。利用有限元分析软件ANSYS的优化功能,对桥梁结构进行模型修正,修正后有限元模型的动力特性更加趋近于实桥环境振动的实测值。修正后的结构有限元模型可以作为大桥损伤监测和整体性评估的基准。     

土木工程结构损伤识别研究

结构损伤识别是近年来国际上的研究热点。阐述了实施土木工程结构损伤识别的必要性,在综述近几年国内外有关结构损伤诊断研究进展的基础上,讨论了结构损伤检测中的两类方法,重点对损伤识别中的动力指纹法、模型修正法、神经网络法、遗传算法、小波分析法进行了分析和比较,最后阐述了结构损伤识别领域目前存在的主要问题和未来的发展方向。     

结构中考虑摩擦力影响的支座力学模型

支座的摩擦力问题是实际工程结构中经常遇到的问题,属于接触非线性.在真实的结构中,固定支座并不是理想中的完全固定状态,滑动支座也并非能在可滑动方向上自由地滑动,两者均与接触面上的材料以及作用荷载等因素有一定的关系,结构真实的物理响应往往介于这两种理想约束之间.文中建立了一种点单元,并对这种单元的刚度矩阵进行修正,以使其能够反映摩擦力影响下支座的力学特征;对支座接触状态的判断采用荷载增量法作分析,利用FORTRAN90建立了相应的算法程序并进行了验证.     

桥梁结构的损伤识别研究

本文针对大型桥梁结构健康监测的特点,总结了桥梁健康监测中的关键性问题,阐述了桥梁结构中所作的研究工作,并分别介绍了桥梁结构损伤检测中的基本方法的,并分析和比较了各方法在实践工程中的应用状况以及前景,并提出了相应的改进方案。     

大跨径斜拉桥动力分析基准有限元模型研究

针对大跨径斜拉桥的动力分析特点,研究了基准有限元模型的建立过程和修正策略。通过讨论了恒载初应力效应和几何非线性对大跨斜拉桥动力特性的影响,提出了基于敏感性分析和优化设计原理的有限元模型参数修正方法。并结合工程脉动试验对模型进行修正,结果证明,该方法具有很好的有效性和实用性。     

基于索力损伤向量的斜拉桥结构损伤识别

索力具有测试简单、便于应用的特点.基于对实际斜拉桥运营索力的统计分析,提出了索力损伤向量及相应的损伤识别分析方法.基于监测结果,消除外界因素影响后的标准索力是一个反映斜拉桥结构基本状态的随机变量.基于经修正后的有限元模型,采用部分被监测拉索的标准索力均值来构造结构损伤向量,首先通过对不同损伤工况的损伤向量之间的相关性分...     

基于有限元模型修正的施工参数识别

针对目前桥梁结构施工控制中的参数识别问题,提出基于有限元模型修正的施工参数识别方法。通过参数敏感性分析确定影响结构响应的主要参数、构造目标函数并对其进行优化求解,从而实现有限元模型修正,进行结构参数识别。对某预应力混凝土连续刚构桥进行施工阶段全过程有限元模拟和参数识别,识别结果表明,所提方法可以指导实际结构的施工参数识别。     

初始模型的不确定性对梁式结构静力损伤识别的影响

结合初始模型和结构损伤的概率定义,给出了一个具有统计意义的梁式结构静力损伤识别方法.在此基础上,重点研究了初始模型的不确定性对损伤识别的影响.经数值分析,发现当初始模型的不确定程度低于或基本相当于损伤程度时,本文的方法依然具有较好的损伤识别效果.而当初始模型的不确定程度超过结构损伤程度时,已无法识别出结构损伤.因此,为了获得较好的损伤识别结果,必须保证初始模型具有足够的精度.     

结构损伤识别的双重网格算法

提出了结构损伤识别的双重网格算法,采用损伤网格描述结构损伤,通过损伤网格节点的损伤变量插值得到结构内任一点的损伤值。应用该方法对一钢筋混凝土简支梁的损伤问题进行了研究,识别结果较好地反映了结构的损伤分布。研究结果表明:双重网格算法可以有效地减少识别变量的个数,提高识别效率,并对土木工程结构中常见的连续分布损伤有较好的识别效果。     

基于频响函数的结构损伤识别

该文研究了一种由试验测得的频响函数数据进行结构损伤定位和损伤程度评估的方法。由于很难测得实际结构的所有频响函数数据,而且求频响矩阵的逆阵可能产生病态问题,因此文中借助有限元模型,仅用少数几个频响函数便可进行损伤识别,通过数值模拟结果表明,该方法能够达到满意的精度。     

基于结构模态的损伤识别研究

损伤识别是结构健康监测的关键技术,基于频率和振型等结构模态信息是结构在线损伤识别的主要手段。通过数值计算,分析研究了基于频率和振型的损伤识别过程中的若干问题,指出基于频率和振型的损伤识别在理论上的可行性,但在考虑误差的情况下,基于频率的损伤识别是不可靠的,基于振型的损伤识别也受到了很大限制。这与许多学者的结论是一致的,同时也从另一个角度说明基于结构模态信息的损伤识别亟待有效的传感器优化布置办法。文章从经验上对传感器布置进行初步优化,并用算例检验其可行性。