不同工况下简支梁桥损伤的模态曲率差值分析

利用结构力学中的虚功原理,推导简支梁桥在损伤前后曲率差公式,得出简支梁曲率差模态指标与损伤位置有关结论.研究单一损伤位置和多处损伤位置及不同损伤程度对结构损伤识别的影响,分析损伤前后结构固有频率的变化情况.结果表明:结构无论发生单一或多处损伤时,曲率差模态曲线会在损伤单元处发生尖峰突起;低阶模态就可以准确地确定损伤位置,为防止损伤发生在某阶振型的0节点处,需要综合高阶模态互相对照分析损伤情况;用结构损伤前后各阶自振频率变化,可以整体对结构是否有损伤进行判别.     

基于曲率模态比值的城市公路桥梁损伤识别

损伤识别是大型桥梁综合监测系统的重要任务之一.本文从基于曲率模态的城市公路桥梁损伤识别方法入手,从理论上研究了曲率模态损伤指标,并用ANSYS软件对一钢筋混凝土单跨简支梁进行了数值仿真分析,指出曲率模态在应用于损伤识别时的特性,并在此基础上提出曲率模态比值,通过数值模拟分析看到它是一种良好的损伤指标,具有很好的发展前景.     

基于模态柔度理论的结构损伤诊断试验研究

利用多参考点脉冲锤击法的输入输出动力信号获取结构的模态柔度,可以对结构进行损伤识别,设计了一根钢筋混凝土简支梁和一块钢-混凝土组合板的静动力试验.对不同损伤状态下的简支梁和组合板进行了动力测试,得到其模态柔度矩阵,并用来预测结构在荷载作用下的位移.简支梁试验结果表明,随着损伤程度的加深,结构自振频率降低,阻尼比增大,柔度增大,但自振频率只能判断结构损伤的出现,模态柔度则能够综合全面地反映钢筋混凝土简支梁结构的损伤位置和损伤程度.组合板试验表明,在线弹性状态下,动力测试与静力测试获得的模态柔度矩阵相差很小.设计了支座刚度变化、连接件损伤和横向支撑破坏这3种损伤工况,并用这3种工况来模拟实际桥梁结构可能出现的损伤状况.通过对比结构损伤前后的模态柔度位移信息,成功实现了组合板的损伤识别.     

应变模态在检测桥梁钢筋损伤中的性能研究

在用大型有限元分析软件ANSYS建立钢筋混凝土单跨简支梁实体模型的基础上,通过对混凝土中的钢筋在单一位置,不同位置相同损伤程度,不同位置不同损伤程度的多种损伤工况下,进行了全面的数值仿真模拟,对应变模态在钢筋混凝土桥梁检测中对钢筋损伤定位及相对损伤标定方面的性能进行全面的研究测试.研究结果表明,应变模态对梁底受拉钢筋的腐蚀损伤具有良好的敏感性,能准确地标定损伤的位置及相对损伤程度.     

基于曲率模态和BP神经网络的简支梁的损伤识别

通过BP神经网络对简支梁的损伤位置和损伤程度进行了研究。文中首先采用有限元仿真软件ANSYS计算得到不同损伤情况下结构的前两阶固有频率并计算指定点的曲率模态值,并以此为输入参数建立用于识别简支梁损伤的BP网络,最后利用LM算法训练网络来进行损伤检测。结果表明：该方法能有效地对损伤位置及损伤程度进行识别,且对损伤程度进行识别的精确度较高。     

梁及桥梁应变模态与损伤测量的新方法

由于梁式结构的应变状况与其刚度有直接关系,因此对应变模态的测量可望用于桥梁损伤识别.梁的曲率模态和应变模态是直接关联的.通过对实桥标准简支梁损伤的数值仿真,揭示了曲率模态对桥梁损伤的敏感性.为便于检测损伤,还提出了一个新的损伤识别指标-应力变化陡峭度D, 并推荐一种具有高灵敏度和高一致性的DP型低频振动传感器作为实桥应变模态测量的信号检测设备.     

运营环境下混凝土简支梁桥裂缝的非线性损伤识别

针对混凝土简支梁桥常见的开裂病害,基于改进的Hilbert-Huang变换(HHT)提出裂缝的非线性损伤识别方法。选取曲率曲线型呼吸裂缝模型并将其融入车桥耦合共振系统,以更真实地模拟运营环境下裂缝的非线性开闭现象。引入镜像延拓法和集合经验模态分解法分别改进传统HHT算法的端点发散和模态混叠问题,提取桥梁加速度响应的能量时程曲线,将能量时程曲线尖峰出现时刻和相对幅值比分别作为损伤定位和定量的特征指标,从而建立简支梁裂缝的非线性损伤识别方法。数值算例表明,采用单一传感器便可通过文中方法识别简支梁开裂的部位和程度,为混凝土简支梁的损伤识别提供技术支撑。     

基于子构件曲率模态变化的桥梁损伤识别研究

目的为保障桥梁运营安全,提高健康监测水平,对桥梁进行损伤识别研究;利用曲率模态曲线变化规律,提出一种基于桥梁子构件的识别方法.方法基于桥梁子构件分解技术,以一座梁式组合桥为例,设置不同损伤工况,根据组成桥梁整体各构件的特点将桥梁分解为较简单的构件进行损伤定位与程度识别,以振动分析中曲率模态参数的研究为基础,对桥梁在不同损伤位置、程度下曲率模态曲线的变化规律进行分析.结果结合桥梁损伤前后的曲率模态曲线变化,采用提出的拟合公式方法,不仅可进行损伤定位,对损伤程度进行准确识别,还可有效地提高损伤识别的效果.分析不同单元划分、截面形式等因素对识别效果的影响.结论桥梁子构件的识别方法可对实际桥梁健康进行监测,一定程度上解决了传统的曲率模态方法不能得到准确的损伤程度这一缺陷.     

基于曲率模态的直接损伤定位

在桥梁检测损伤的过程中，针对比较微小的损伤，以往需要完好梁的数据，但是桥梁损伤前的数据难以寻找。本文用Ansys模拟了具有一定代表性的工字钢梁，分多种工况，提取其轴线Y方向上不同损伤情况下的曲率模态，用差分运算进行处理，并对差分曲线进行了详细的讨论，数值模拟结果表明，经过差分运算的模态数据可以准确的反映损伤位置，为进一步的直接损伤判定奠定基础。     

长输管道悬索跨越结构损伤的试验模拟与识别

结构的损伤会导致结构模态参数的变化,通过获取不同损伤模式下结构的模态参数并经过分析对比,可实现对结构的损伤模式识别.为此,针对咸阳至宝鸡天然气输气管道工程的渭惠渠悬索跨越结构,制作了缩尺比例为1∶8的悬索桥模型结构,针对悬索桥模型结构进行了完好状态和3种基本损伤模式状态下的输入白噪声和地震波的振动试验研究,得到了多组长输管道悬索桥模型结构在完好状态和不同损伤状态下的频率参数;且采用目前广泛应用的神经网络BP网络实现了对长输管道悬索桥完好状态和3种主要损伤模式的识别.     

基于曲率模态理论的简支梁损伤辨识研究

选取结构中常见的构件——简支梁,利用有限元软件ANSYS建立有限元模型.通过模拟跨中损伤,分析模态振型位移值,得出曲率模态值.对比分析曲率模态在损伤处的变化规律,得出损伤与相应参数的关系.总结曲率模态在损伤处的应用规律,以期使曲率模态辨识损伤理论在其他结构中得到更好的应用.     

基于曲率模态的钢管混凝土拱桥吊杆损伤识别

为研究曲率模态参数在吊杆损伤状态下的响应情况,以某钢管混凝土拱桥为研究对象,进行基于曲率模态的吊杆损伤识别模拟.利用ANSYS软件建立桥梁有限元模型并得到其动力特性,模拟各种不同工况,比较结构曲率模态参数的变化情况.结果表明:采用曲率模态指标可以识别吊杆损伤位置,综合考虑多阶振动情况下的平均曲率模态指标可以提高识别的准确性,并初步估计损伤程度;多吊杆损伤情况可以看成单一吊杆损伤情况的累加.     

基于影像及小波变换的桥梁损伤识别

桥梁损伤定位和定量分析是桥梁健康监测的难点，为提高桥梁结构损伤位置识别的精度及准确性，本文利用位移模态对结构局部损伤的敏感特性，提出基于影像和小波变换的桥梁损伤识别新方法，通过工业相机获取悬臂梁振动形态，利用模版匹配方法提取结构动态位移响应及模态参数，对位移模态进行小波变换，建立小波系数平方差的损伤指标识别结构损伤位置。通过室内悬臂竖梁振动实验，对全域测点的振动衰减信号快速傅里叶变换成功获取了结构的模态振型，与数值模拟结果比较表明试验获得一阶固有频率最大误差为2.202%，二阶固有频率最大误差为3.182%，表明本文方法用于结构位移测量的可行性以及测量精度的可靠性；在此基础上利用小波系数平方差的明显突峰特性可准确识别结构单损伤、多损伤的存在，并能准确定位损伤位置。研究表明，该方法可以准确识别不同位置、不同程度的单损伤和多损伤，具有远距离、非接触、高精度、高效快捷、可多点监测提升振型空间分辨率等优点，为桥梁结构全域损伤识别提供了一种新方法。     

简支梁桥有载频率研究

为研究简支梁桥的自振特性及车-桥系统的有载频率,首先进行了简支梁自振频率的理论分析,然后采用有限元方法建立了简支梁计算模型,将结果与实测值进行对比,优选出合适的有限元计算方法.将车辆简化为集中质量块,建立了质量块-简支梁系统有限元计算模型.通过软件计算分析,得到桥梁结构的振动模态和不同车辆位置下的有载频率.将有限元分析结果及实测值与简支梁的自振频率比较,从而研究简支梁桥有载频率的变化特点,为实际工程应用提供理论参考.     

一般大气环境中混凝土桥梁长期受力性能分析

一般大气环境中混凝土桥梁性能衰变与碳化和受力作用引起的材料损伤有较大的相关性.为定量分析这两种作用对混凝土桥梁长期性能的影响,总结归纳了材料损伤的数学模型,建立了混凝土桥梁长期性能演变分析方法,并编制了相应的有限元程序.以一座预应力混凝土简支梁为分析对象,研究模型梁在一般大气环境下的长期性能演变规律.结果表明,碳化作用和受力作用均对桥梁长期性能产生明显的影响,使截面有效受力面积减少,结构受力性能衰变;综合考虑碳化作用和受力损伤时跨中断面的截面损失率、挠度和抗弯承载力退化均大于仅考虑碳化作用时的情况.     

多梁式桥梁检测的叠加曲率模态差变化率方法

鉴于应用曲率模态的桥梁损伤识别研究大多以一维单梁式结构为研究对象,提出利用G-M法的思想并基于薄板振动理论将多梁式结构转化为正交异性板后,类比梁弯曲理论得到该结构两正交方向曲率表达式,通过分析采用单阶曲率模态差指标进行桥梁损伤识别的不足,考虑利用多阶曲率模态变化率叠加指标进行损伤识别,最后采用有限元软件Ansys建立桥梁模型计算单位置、多位置不同损伤程度的多种工况。Matlab绘图结果表明:沿桥梁纵向叠加指标识别更为精确,对未损伤位置数据扰动更小,指标独立性高,可利用该指标进行多梁式结构的损伤定位。     

桥梁损伤的移动质量多次测量检测法

提出了一种新的桥梁损伤检测方法．该方法采用移动质量块在不同位置对桥梁进行多次测量,只利用各次测量的频率值来确定桥梁结构的其它模态参数,从而确定桥梁的损伤情况．文中建立了该方法的理论模型,并对理论公式进行了推导,最后通过数值模拟对该方法的有效性进行了验证．     

钢筋混凝土简支梁结构破坏过程的损伤模型与数值模拟

将损伤力学理论与有限元法相结合,研究钢筋混凝土简支梁静载作用下的损伤破坏过程.基于弹性损伤一般理论,考虑了混凝土材料在受拉与受压状态下损伤行为的不同,建立了含三个独立参数的损伤力学模型.运用损伤力学-附加荷载-有限元法,对钢筋混凝土简支梁结构的损伤破坏过程进行了数值分析,其破坏模式和位移的理论结果与试验结果相吻合.研究结果表明,该损伤本构模型可较好地描述钢筋混凝土简支梁结构的损伤与破坏行为.     

基于风载激励下桥梁结构模态参数识别

对桥梁结构长期运营造成的损伤进行检测时,传统的模态参数识别方法需要激振设备和中断交通,不仅复杂而且易给桥梁结构造成新的损伤。依据模态参数的变化可反映损伤程度的原理,提出无需激振设备的基于风载激励下随机减量/ITD法进行模态参数识别的在线检测方法,为桥梁结构损伤识别提供一种新的途径。识别的一阶固有频率及阻尼比的相对误差仅为1.39%和2.3%。     

简支梁损伤的模态曲率差值试验分析

在模态曲率差理论的基础上,运用采集和实时分析软件DASP得到结构位移模态分析数据,分析不同损伤状况下简支梁结构的模态曲率差曲线及损伤前后结构的固有频率.试验结果表明:模态曲率差指标能很好地识别出单个单元损伤和多个单元的损伤位置;单点或多点损伤的一阶模态曲率差值曲线的识别效果较为准确,损伤程度与曲线峰值的大小能够相对应,一阶模态曲率差曲线对损伤位置敏感性较强;该方法的进一步完善使得对大型结构进行无损检测成为可能.