基于振動(dòng)信息的鋼管混凝土拱橋吊桿損傷識(shí)別研究.pdf

1、近年來，鋼管混凝土拱橋由于一系列優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。但其安全事故時(shí)有發(fā)生，且大多與吊桿的健康狀態(tài)有關(guān)。若能對(duì)拱橋吊桿的健康狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)地或?qū)崟r(shí)地在線監(jiān)測與診斷，對(duì)避免拱橋的重大事故是有利的。然而，對(duì)于鋼管混凝土拱橋這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其損傷識(shí)別方法尚鮮有研究。本文結(jié)合鋼管混凝土拱橋吊桿的構(gòu)造特點(diǎn)，采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，系統(tǒng)地研究了吊桿損傷識(shí)別的若干問題。主要研究內(nèi)容及結(jié)果包括：
　　 ⑴總結(jié)了吊桿的幾種主要損傷形式，并

2、利用一階攝動(dòng)理論推導(dǎo)出吊桿錨頭松動(dòng)（由銹蝕或機(jī)械振動(dòng)引起）及吊索損傷（鋼絲斷裂）引起的吊桿剛度變化的有限元公式。錨頭松動(dòng)是吊桿的主要損傷，結(jié)合對(duì)吊桿損傷動(dòng)力有限元公式的推導(dǎo)，本文建立了吊桿的組合有限單元計(jì)算模型來模擬錨頭松動(dòng)，從分析中發(fā)現(xiàn)錨頭松動(dòng)是吊桿損傷狀況的敏感指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，以損傷前后頻響函數(shù)的形狀相關(guān)系數(shù)構(gòu)造遺傳算法的目標(biāo)函數(shù)。對(duì)平面拱進(jìn)行了仿真分析，探討了該方法對(duì)結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的可行性。
　　 ⑵以鋼管混凝土拱橋?yàn)檠芯?/p>

3、對(duì)象，應(yīng)用大型有限元分析軟件ANSYS 建立了三維有限元模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的計(jì)算和分析。模擬了吊桿的多種損傷狀況，即單一損傷、多處損傷、不同位置損傷、不同程度損傷等工況。利用固有頻率、曲率模態(tài)差以及柔度矩陣差這幾種常用的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法對(duì)這些工況進(jìn)行了診斷。計(jì)算結(jié)果表明，曲率模態(tài)差和柔度矩陣差是鋼管混凝土拱橋吊桿損傷的敏感標(biāo)識(shí)量，而固有頻率則不太適用于鋼管混凝土拱橋吊桿的損傷識(shí)別。
　　 ⑶提出了一種改進(jìn)的傳動(dòng)函數(shù)的結(jié)構(gòu)損傷