【摘要】：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,橋梁工程領(lǐng)域有了飛躍式的進(jìn)步。橋梁在交通運(yùn)輸系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用,保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全使用對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。然而,橋梁在服役過(guò)程中,不可避免地受到長(zhǎng)期荷載與環(huán)境因素等影響,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷,甚至倒塌。大量研究結(jié)果表明,環(huán)境因素,特別是溫度會(huì)造成橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的顯著改變,并可能掩蓋了由于結(jié)構(gòu)損傷對(duì)動(dòng)力特性的影響,因此,研究溫度對(duì)橋梁模態(tài)參數(shù)產(chǎn)生的影響,以及在溫度影響下,提出有效的損傷識(shí)別方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在對(duì)一鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上,研究了混凝土簡(jiǎn)支梁溫度場(chǎng)分布特點(diǎn),從理論上分析了溫度對(duì)模態(tài)參數(shù)的影響機(jī)理,通過(guò)有限元分析方法構(gòu)建基準(zhǔn)模型,實(shí)現(xiàn)了環(huán)境溫度影響下,基于有限元模型修正的損傷識(shí)別。本文研究的主要內(nèi)容如下:1、通過(guò)對(duì)一室外混凝土簡(jiǎn)支梁的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),研究了環(huán)境溫度對(duì)簡(jiǎn)支梁模態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律與影響機(jī)理,通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,闡明了簡(jiǎn)支梁模態(tài)頻率變化與環(huán)境溫度場(chǎng)分布的負(fù)相關(guān)性,并說(shuō)明溫度主要通過(guò)改變混凝土彈性模量從而導(dǎo)致模態(tài)頻率的變化。2、運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS構(gòu)建簡(jiǎn)支梁模型,模擬實(shí)際溫度場(chǎng),從理論上研究溫度不均勻分布對(duì)模態(tài)頻率的影響,構(gòu)建出已知溫度場(chǎng)下的基準(zhǔn)模型。然后,分析了已知溫度場(chǎng)條件下的模態(tài)頻率計(jì)算方法。3、采用對(duì)損傷極為敏感的柔度矩陣,并提出柔度殘差概念,將柔度殘差作為目標(biāo)函數(shù),利用實(shí)測(cè)模態(tài)數(shù)據(jù)和有限元模型計(jì)算出的模態(tài)信息,基于靈敏度與Tikhonov正則化方法相結(jié)合的模型修正方法,通過(guò)修正混凝土彈性模量值使得各節(jié)點(diǎn)柔度殘差值接近于0,使得有限元模型和實(shí)際結(jié)構(gòu)相吻合。4、最后,利用柔度差曲率進(jìn)行損傷定位與定量識(shí)別,對(duì)混凝土簡(jiǎn)支梁有限元模型進(jìn)行不同位置和不同損傷程度的損傷模擬,通過(guò)數(shù)值模擬,結(jié)果表明該方法能夠有效識(shí)別出結(jié)構(gòu)的損傷位置,實(shí)現(xiàn)損傷識(shí)別。
[Abstract]:With the rapid development of our national economy, the bridge engineering field has made great progress. The bridge plays an important role in the transportation system. It is of great significance to ensure the safe use of the bridge structure for the development of the national economy and the safety of people's life and property. However, in the course of service, bridge is inevitably affected by long-term load and environmental factors, resulting in structural damage and even collapse. A large number of research results show that environmental factors, especially temperature, will cause significant changes in the dynamic characteristics of bridge structures, and may mask the influence of structural damage on the dynamic characteristics of bridges. Therefore, the influence of temperature on modal parameters of bridges is studied. And under the influence of temperature, it is of great practical significance to propose an effective damage identification method. In this paper, based on the long-term monitoring of a reinforced concrete simply supported beam, the distribution characteristics of the temperature field of the simply supported concrete beam are studied, the influence mechanism of temperature on modal parameters is analyzed theoretically, and the benchmark model is constructed by the finite element analysis method. The damage identification based on finite element model modification is realized under the influence of ambient temperature. The main contents of this paper are as follows: 1. Through the long-term monitoring of a simply supported concrete beam outside the room, the variation rule and influence mechanism of the ambient temperature on the modal parameters of the simply supported beam are studied, and the measured temperature data are analyzed. The negative correlation between modal frequency change and ambient temperature field distribution of simply supported beam is expounded, and the change of modal frequency is mainly caused by changing the elastic modulus of concrete. 2. The finite element analysis software ANSYS is used to construct the simple supported beam model. By simulating the actual temperature field, the influence of non-uniform temperature distribution on modal frequency is studied theoretically, and the reference model under known temperature field is constructed. Thirdly, the flexibility matrix, which is very sensitive to damage, is adopted, and the concept of flexibility residual is put forward, and the flexibility residual is regarded as the objective function. Based on the measured modal data and modal information calculated by the finite element model, based on the model correction method based on the combination of sensitivity and Tikhonov regularization method, the flexibility residual value of each node is close to 0 by modifying the elastic modulus value of concrete. The finite element model is consistent with the actual structure. 4. Finally, the damage location and quantitative identification are carried out by using the flexibility difference curvature to simulate the damage of the finite element model of simply supported concrete beams in different positions and different degrees of damage. The numerical simulation results show that the proposed method can effectively identify the damage location of the structure and realize the damage identification.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：U446

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本文編號(hào)：2470232