带裂缝混凝土板动力特性研究

作     者：林洁琼 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：彭凯

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：带裂缝板 行车激励 频谱分析 指征频率 性能函数 损伤识别 

摘      要：混凝土作为土木工程结构重要的材料,它的应用推动了土木工程的大力发展,但同时由于原材料和施工过程的复杂因素影响,混凝土结构往往存在初始缺陷。当下,混凝土结构广泛应用于实际工程中,在复杂多变的使用荷载和外界环境下,结构初始缺陷发展形成损伤并不断累积,影响结构使用性能甚至威胁到结构安全。因此,本文以带裂缝板为研究对象,结合结构动力学、有限元分析、概率统计学、结构损伤识别等学科知识,建立带裂缝板的有限元模型,计算分析模拟随机行车激励的多种移动载荷工况下控制测点的加速度时程响应,继而对加速度时程进行时域内微元分段,开展频谱分析得到频谱图,在此基础上形成以概率统计算法处理具有不确定性的损伤识别问题的方法体系。本文运用概率统计方法研究其指征频率的分布规律,通过带裂缝板的动力特性研究来判别结构损伤。本文主要完成了以下工作:①基于有限元分析的理论,建立了带裂缝板的计算模型,定义不同的分析工况,利用ANSYS实现了随机行车荷载的模拟。②计算模型板在受到单点脉冲激励后测点处的加速度响应,然后进行频谱分析,从而验证有限元模型的有效性。③计算不同分析工况下的测点加速度时程响应,对响应进行时域微元分段,并开展快速傅里叶变换得到其频谱信息,应用概率统计的方法对频谱图中的频率稳定点进行统计,寻找频率点的分布规律。④利用微元分段频谱分析得到各个工况的稳定频率点加权平均值,根据板损伤后各稳定频率点加权平均值减小的规律提出指示板损伤的指征频率的概念。⑤基于板损伤后固有频率降低的概率意义和各个工况下指征频率的统计特征,构建板损伤识别的性能函数,利用损伤性能函数计算结构损伤程度加深的概率。