基于振动理论的梁式桥损伤状态判定方法的研究

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桥梁是交通运输体系的枢纽工程,在国民经济和社会生活中起着举足轻重的作用。近年来桥梁事故时有发生,引起各界专业人士、专家和学者对现有桥梁结构的安全性问题的日益关注,桥梁结构的检测研究已经成为桥梁工程领域研究的热点问题。   到目前为止,用于桥梁结构安全性评估的方法中,大家普遍使用且认为可信度比较高的是静动载实验法,这种方法所需的仪器设备种类繁多、试验时间长,并且检测时段内必须封闭交通,影响桥梁的正常运营。于是结构振动检测方法逐渐成为国内外研究比较多的一种整体检测方法,本文在现有桥梁结构检测方法的基础上,对振动检测方法进行了较深入的研究。主要研究内容包括如下几个方面:   1.对国内外现有桥梁结构的各种检测方法进行评述,详细论述桥梁结构振动检测方法的理论基础。深入阐述了影响桥梁结构振动的因素,以及几种常用动力参数的原理和特点,提出采用自振频率和曲率两个参数作为判定结构损伤的依据。   2.钢筋混凝土简支T形梁试验。对试验梁进行激振试验,测得该过程中各测点的加速度数据,通过传递函数进行时域和频域分析,得到试验梁的前两阶频率值和振型。对试验梁进行加载至开裂荷载或后续其它荷载状态,卸载后分别进行行车试验,根据行车过程中各截面的动应变值,分析各截面的曲率变化,判定结构的损伤情况。   3.建立ANSYS有限元分析模型,对模型梁进行模态分析得到前两阶的频率值和振型,与试验结果相比较。施加荷载,大小为开裂荷载,查看裂缝出现的位置;模拟小车荷载,根据移动荷载下各截面的应变值,分析各截面的曲率变化情况和裂缝对曲率的影响。改变荷载大小,重新加载,观察截面的曲率变化和裂缝开展情况,与试验结果进行对比分析,验证该有限元分析的正确性,说明所采用的两个动力参数的实用性和有效性。   4.通过实际桥梁的分析,对实际桥梁结构的梁构件建立有限元分析模型,使用结合自振频率的曲率方法对模型梁进行有限元分析,并且对比现场检测的试验数据,验证这种方法对于桥梁结构损伤判定和评估的正确性、实用性。
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