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基于拟静力荷载试验响应的桥梁损伤识别方法研究

基于拟静力荷载试验响应的桥梁损伤识别方法研究

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作者：李彦俊重庆交通大学

学位级别：硕士

随着我国交通事业的快速发展，公路网密度不断提高，大跨度桥梁也不断涌现。桥梁不但在工程规模上巨大，而且常常处于交通的咽喉部位。桥梁结构在服役期间因为受到地震、冲击、风荷载、腐蚀等作用，结构不可避免地产生损伤累积和抗力衰... 详细信息

随着我国交通事业的快速发展，公路网密度不断提高，大跨度桥梁也不断涌现。桥梁不但在工程规模上巨大，而且常常处于交通的咽喉部位。桥梁结构在服役期间因为受到地震、冲击、风荷载、腐蚀等作用，结构不可避免地产生损伤累积和抗力衰减。一旦结构关键构件的损伤积累到一定程度，如果没有被及时发现和处理，损伤将会迅速扩展，从而导致整个结构的突发性破坏。所以结构损伤不仅会缩短结构的使用寿命，而且还会威胁到人民生命和财产安全。因此，桥梁结构的损伤诊断技术具有极为重要的意义。本文通过对国内外有关资料的阅读与研究，总结了己有结构检测技术的发展现状。由于近些年来测试技术的进步，静力识别损伤的许多不足已逐渐得到改善。本文研究了一种基于桥梁诊断系统（BDI）的拟静力荷载试验响应的损伤识别方法，将现场拟静力荷载试验数据和有限元数据进行对比分析，从而定位结构损伤，并得到了较好的效果。此方法为今后研究钢筋混凝土结构损伤识别技术提供了理论及应用依据。本文的主要研究内容如下： ①分析了拟静力荷载试验的基本原理及数据优化算法;②研究了BDI桥梁检测系统对结构损伤进行诊断与识别过程;③通过将此方法应用到实桥中，利用实桥拟静力荷载试验的测试结果，将其与有限元模型的计算数据对比分析，确定模型的修正参数后优化模型，分析模型优化前后的结构性能，从而识别桥梁结构损伤。再结合外观检查到的病害，能较精确地识别出损伤位置。验证了该方法在工程应用上的可行性。

关键词：拟静力荷载试验损伤识别桥梁诊断系统梁桥模型多目标优化算法

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大跨度桥梁非线性限位器的研究与应用

大跨度桥梁非线性限位器的研究与应用

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作者：曾炯坤湖南大学

学位级别：硕士

随着我国科技的发展,桥梁建设水平的不断提高,为了加快城际之间的交流与发展,桥梁正在扮演着重要的角色。尤其是大跨度桥梁,具有较强的跨越能力,是跨越山谷、江海的首选桥型。但在强地震作用下,其一旦受到破坏,将给人们带来不可估量的... 详细信息

随着我国科技的发展,桥梁建设水平的不断提高,为了加快城际之间的交流与发展,桥梁正在扮演着重要的角色。尤其是大跨度桥梁,具有较强的跨越能力,是跨越山谷、江海的首选桥型。但在强地震作用下,其一旦受到破坏,将给人们带来不可估量的生命财产损失。鉴于此,需要重视大跨度桥梁的抗震性能,同时对其减震措施的研究也显得非常重要。本文提出了一种新型非线性限位器减震措施,并对其进行了数值分析以及结合一座双塔不对称混合梁斜拉桥研究了其应用性能。论文完成的主要工作如下:(1)通过对桥梁震害的研究与分析,并结合限位器设计理念,提出一种双向运动的非线性弹簧限位器。详细地描述了其基本构造和工作原理,并推导了其力学理论公式,确定了该限位器所承受荷载与产生位移的关系。(2)制作具有不同尺寸的限位器试件,对其进行了拟静力荷载试验,并分析了试验结果和理论数值之间的差异,提出了具有初位移的理论计算公式。在初位移较小时,两种理论计算式均可作为工程运用时的理论依据。该装置在实际加工中应保证加工精度,减少初位移,充分发挥该装置的性能。(3)采用Matlab程序对考虑非线性弹簧限位器的单自由度主结构模型进行数值分析,并通过自由振动、施加外荷载(简谐波、随机波)的方法,与线性弹簧限位器进行了对比分析;结果表明,加装限位器能够有效地控制结构位移,非线性限位器与线性限位器的限位能力相当,且能显著减小对结构的反冲作用,避免主结构因巨大反冲力而造成局部损伤与破坏。(4)通过采用Ansys的二次开发程序,成功地模拟了本文所提出限位器的三次非线性模型,并与conta178单元组合,成功地模拟了桥梁与限位器模型之间的软碰撞,最后与阻尼单元组合,成功地模拟了带阻尼时的非线性限位器。(5)研究非线性限位器在桥梁结构中的应用。利用有限元软件Ansys建立某公路双塔不对称混合梁斜拉桥的有限元分析模型,并对其进行动力时程分析。在地震作用下,探讨了限位器刚度、阻尼系数以及初始间隙对桥梁动力响应的影响;研究结果表明,合理的选择限位器刚度和阻尼能够更有效的控制结构位移。最后提出了与电涡流阻尼器进行组合的概念,并给出了组合装置的出力与位移之间的关系曲线。

关键词：桥梁震害非线性限位器数值分析拟静力荷载试验动力时程分析限位性能反冲力初始间隙

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