碾壓混凝土結(jié)構(gòu)流激振動特性及損傷識別研究.pdf

1、碾壓混凝土碾壓混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)流激振動流激振動特性特性及損傷識別損傷識別研究研究StudyonFlowinducedVibrationacteristicsofRCCStructureDamageIdentification（申請碩士學(xué)位論文）學(xué)科專業(yè)：水利工程研究生：牛超指導(dǎo)教師：楊敏教授天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二零一四年十二月摘要泄流誘發(fā)水工結(jié)構(gòu)振動是一種復(fù)雜的流固相互作用現(xiàn)象，在復(fù)雜的泄流荷載作用下可能引起結(jié)構(gòu)的劇烈振動，甚至破壞。碾壓

2、混凝土結(jié)構(gòu)在泄流激勵(lì)條件下結(jié)構(gòu)的振動特性更加復(fù)雜，開展泄流條件下結(jié)構(gòu)的振動機(jī)理及損傷識別研究，對碾壓混凝土泄流結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及安全運(yùn)行具有重要的指導(dǎo)意義。本文通過開展泄流結(jié)構(gòu)水彈性模型試驗(yàn)以及數(shù)值分析，結(jié)合泄流結(jié)構(gòu)的流激振動特性，對碾壓混凝土分層結(jié)構(gòu)的流激振動特性進(jìn)行了研究，分析了水流荷載、泄流結(jié)構(gòu)自身特性以及流激振動響應(yīng)三者之間的關(guān)系。對應(yīng)變模態(tài)與結(jié)構(gòu)損傷之間的敏感性以及應(yīng)變模態(tài)的正交性進(jìn)行了理論分析和總結(jié)，并匯總了現(xiàn)有的基于應(yīng)變模態(tài)的結(jié)

3、構(gòu)損傷識別指標(biāo)，主要內(nèi)容如下：（1）開展了一系列泄流條件下結(jié)構(gòu)振動模型試驗(yàn)，應(yīng)用譜分析、波形分析以及時(shí)頻分析等方法對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過分析不同結(jié)構(gòu)形式的導(dǎo)墻模型在泄流荷載激勵(lì)下的振動響應(yīng)特征，來研究整體及分層結(jié)構(gòu)在泄流條件下的隨機(jī)共振特性；（2）結(jié)合水力拍振的概念，對不同結(jié)構(gòu)形式的泄流結(jié)構(gòu)在不同荷載作用下開展有限元數(shù)值計(jì)算，對比分析整體與成層結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)特性，并對成層結(jié)構(gòu)在泄流條件下出現(xiàn)的流激振動現(xiàn)象進(jìn)行合理解釋，為高碾壓混凝土壩

4、的設(shè)計(jì)、施工以及后期的運(yùn)行管理提供依據(jù)；（3）對導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬分析，得出整體和損傷結(jié)構(gòu)應(yīng)變模態(tài)的三維分布，分析了在不同損傷類型及損傷位置條件下導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)應(yīng)變模態(tài)的變化特性；（4）針對裂縫及軟弱帶等損傷形式提出了基于應(yīng)變指標(biāo)的動應(yīng)變時(shí)程識別方法，分別根據(jù)結(jié)構(gòu)各測點(diǎn)動應(yīng)變時(shí)程的偏態(tài)系數(shù)和均方差分布可以實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)損傷的準(zhǔn)確識別；提出了光纖傳感和應(yīng)變指標(biāo)相結(jié)合的損傷識別方法。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：流激振動；成層結(jié)構(gòu)；水力拍振；應(yīng)變模態(tài)；損傷識別；