基于轉(zhuǎn)角的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與狀態(tài)評估.pdf

1、近年來，橋梁損壞、倒塌事故頻發(fā)。為保證在役橋梁的安全運行，對橋梁結(jié)構(gòu)進行健康監(jiān)測意義重大。雖然對橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的研究已歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，但是基于轉(zhuǎn)角測量技術(shù)的傾角儀法作為橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的新方法，對其研究還不是很充分。因此，本文從傾角儀獲得的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)出發(fā)，進一步探討其在橋梁撓度監(jiān)測與承載力評估中的應(yīng)用，同時研究基于轉(zhuǎn)角響應(yīng)的轉(zhuǎn)角模態(tài)分析理論在結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別、損傷識別和動撓度計算中的應(yīng)用。具體地，本文主要研究內(nèi)容如下:
　　

2、(1)經(jīng)過廣泛的文獻調(diào)研，總結(jié)了多種目前已有的橋梁撓度測量的方法，分析了每種方法的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合橋梁變形理論，介紹了一種撓度測量的間接方法——傾角儀法，并重點研究了基于轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)的多種撓度擬合算法，包括:基于最小二乘原理的分跨擬合法、三次樣條插值法、有理三次樣條插值法以及積分法。通過ANSYS有限元軟件對簡支梁和連續(xù)梁在靜載、移動荷載的響應(yīng)進行了數(shù)值模擬，比較、分析了以上各種算法的精度、計算速度以及相應(yīng)的測點布置方案。進行了室內(nèi)

3、簡支梁和連續(xù)梁動、靜荷載實驗，通過實測截面轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)和撓度驗證了上述撓度擬合算法的正確性。
　　(2)根據(jù)模態(tài)分析理論，總結(jié)了現(xiàn)有的位移模態(tài)、應(yīng)變模態(tài)、曲率模態(tài)以及長標距應(yīng)變模態(tài)的原理和方法。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)連續(xù)體的振動微分方程，建立了轉(zhuǎn)角響應(yīng)的模態(tài)模型，給出了轉(zhuǎn)角頻響函數(shù)的表達式和轉(zhuǎn)角振型正交的關(guān)系式，并介紹了基于轉(zhuǎn)角模態(tài)分析理論的損傷識別方法，包括模態(tài)曲率法、轉(zhuǎn)角模態(tài)差分法、長標距應(yīng)變模態(tài)法。通過對簡支梁、連續(xù)梁在隨機荷載下的響

4、應(yīng)進行ANSYS數(shù)值模擬，用頻譜分析方法識別了轉(zhuǎn)角模態(tài)參數(shù)，驗證了轉(zhuǎn)角模態(tài)分析理論的正確性。人為的引入多級損傷，研究了轉(zhuǎn)角模態(tài)在損傷識別的應(yīng)用。
　　(3)通過ANSYS有限元軟件模擬了簡支梁、連續(xù)梁在隨機荷載下的轉(zhuǎn)角響應(yīng)，研究了模態(tài)矩陣法在結(jié)構(gòu)動位移計算方面的應(yīng)用。模擬發(fā)現(xiàn)，利用前三階模態(tài)矩陣可較好的得到結(jié)構(gòu)的動位移時程，在理論上證明了轉(zhuǎn)角模態(tài)矩陣法可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的動撓度監(jiān)測。
　　(4)簡要介紹了舊橋承載力評估的基本方法，