桥梁结构力学性能拟静力与动参数联合反演技术研究

作     者：高燕 

作者单位：中国民航大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张献民

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：桥梁结构 承载力 动载试验 拟静力载荷试验 动参数 应变影响线 模型修正仿真加载 

摘      要：桥梁结构性能评价一般基于承载力评估，其荷载试验检测方法主要为：静载试验和动载试验。静载试验由于可靠，目前被广泛采用，但是存在测试效率低、检测成本高、较长时间中断交通等缺点。动载试验利用环境脉冲等激励试验即可有效测得桥梁的动力特性，是一种比较快速的评价方法，但相对不够成熟，成为目前很多学者研究的一个主要方向。准静态载荷试验方法从其理论方法成型以来，由于对试验方法和采集设备要求较高，在我国一直未能得到很好应用，准静态试验是在移动荷载作用下测试桥梁应变影响线，能够有效反映桥梁力学行为，具有可靠性较高和测试效率高等优点，将会成为今后桥梁检测的一个重要方向。 本课题在河北省交通厅科技计划项目资助下，通过动载试验和准静态荷载试验获得桥梁的动力参数和应变影响线，以此为基础提出基于拟静力与动参数联合反演技术修正有限元模型。桥梁结构有限元模型修正要以工程实际桥梁结构为基础，结构试验为前提，轻车加载试验为手段，加载试验包括动力荷载试验和拟静力荷载试验，将结构的实测响应与有限元初始模型的计算结果进行比较，建立目标函数，通过优化计算，不断修正有限元模型的参数，使得有限元模型计算值与相应的实测值最大程度达到吻合，从而得到修正后的有限元模型，即认为修正后的模型与结构实际状况相一致，此时的有限元模型反映当前结构实际状态。对修正后的有限元模型进行仿真静载试验，建立与传统静载试验方法的有机联系，以此评价桥梁承载力。 针对本课题提出的方法，论文主要做了如下几方面的研究，一是针对几种常见的损伤形式，研究桥梁在不同的损伤情况对动参数和应变影响线的影响规律，并依据影响规律提出有效的试验方案，为选择合适的修正参数提供依据;二是提出拟静力与动参数联合反演技术，并依据有限元修正相关原理，建立了应用于此方法的联合目标函数，为有限元模型优化提供依据;三是进行室内模拟试验，通过对试验梁进行联合修正验证本课题提出的方法的可行性，对修正后模型做仿真计算并与传统静载试验对比，评价试验梁承载力;四是将该方法应用于两个工程实例中，通过对不同形式工程实例的分析与计算，验证了本论文提出方法的准确性和可行性。