基于動態(tài)試驗的橋梁快速診斷技術(shù)研究.pdf

1、目前已有的橋梁結(jié)構(gòu)檢測方法主要有靜力荷載試驗法和動力試驗法。其中靜載試驗法需長時間中斷交通、耗時耗力；已有的動力試驗法多以獲得橋梁結(jié)構(gòu)的模態(tài)信息作為評價橋梁結(jié)構(gòu)性能的依據(jù)，其理論方法尚不夠成熟，且實測數(shù)據(jù)對結(jié)構(gòu)損傷靈敏度較弱。擬靜力荷載試驗是介于靜力荷載試驗和動力荷載試驗之間的一種試驗方法。通過對實測應(yīng)變或撓度影響線分析對橋梁結(jié)構(gòu)承載能力進(jìn)行評定。擬靜力荷載試驗由于其對試驗方法及數(shù)據(jù)采集設(shè)備的精度要求較高，在我國一直未得到大范圍的應(yīng)用。

2、
　　本課題在河北省交通科學(xué)基金資助下，提出基于動態(tài)試驗的橋梁快速診斷技術(shù)。動態(tài)試驗包括動力模態(tài)試驗和動力荷載荷載試驗。動力模態(tài)試驗通過采集橋梁結(jié)構(gòu)在正常交通量和大地振動激勵下的加速度信號，對實測數(shù)據(jù)作傅里葉變換，得到橋梁結(jié)構(gòu)的頻率、振型、阻尼比、剛度等。動力荷載試驗通過在橋面施加指定路徑的標(biāo)準(zhǔn)加載車車輛荷載，采集橋梁結(jié)構(gòu)各測點的應(yīng)變或撓度影響線。以兩種試驗獲得的橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)為依據(jù)，修正橋梁結(jié)構(gòu)的有限元模型。模型優(yōu)化過程中采

3、用合理的設(shè)計變量、狀態(tài)變量和有效的目標(biāo)函數(shù)。將相同荷載工況下橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型的計算值與實測值進(jìn)行比對，借助大型有限元軟件ANSYS中的優(yōu)化模塊，不斷調(diào)整設(shè)計變量的取值，直至有限元計算值與實測值誤差無限小，即認(rèn)為橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型修正完成，此時有限元模型等效于實際橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。在修正好的室內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型上施加滿足加載效率的靜力荷載，利用靜力荷載試驗法評價橋梁結(jié)構(gòu)的理論，對橋梁結(jié)構(gòu)性能作出評價，從而達(dá)到快速有效評價橋梁健康狀況的

4、目的。
　　針對本課題提出的基于動態(tài)試驗的橋梁快速診斷技術(shù)，本論文做了如下幾方面的研究：1.針對橋梁結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的各種損傷，通過室內(nèi)有限元仿真模擬，研究了橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)橫向連接損傷、梁底裂縫等損傷時，動態(tài)試驗實測結(jié)果的變化。為實際橋梁檢測工程提供了理論支持，為試驗方案的合理選擇提供了依據(jù)。2.研究了配筋率、彈性模量、截面慣性矩對應(yīng)變或撓度影響線的影響規(guī)律及影響程度，為有限元模型修正過程中設(shè)計變量的合理選取提供理論依據(jù)。3.建立了基于