随着各种跨江、跨海大型桥梁等基础建设的发展,船舶也日益趋于大型化,使得船撞桥事故频频发生。不同的船舶撞击使钢筋混凝土桥墩产生不同程度的损伤甚至断裂,故而在桥墩设计中需要考虑船舶碰撞力及桥墩的损伤情况,以保证桥墩身具有足够的抗冲击能力,保证桥梁安全可靠。实际工程中普遍存在桥墩带损伤服役的现象,如何表征评估桥墩的损伤情况以及累积撞击时船舶碰撞力成为一项至关重要的问题。目前,得到普遍认可的、很有发展前景的一种结构损伤识别方法就是结合多种学科的试验模态分析法,这种方法已经在航空、航天、精密机床等领域的故障诊断、荷载识别和动力学修改等问题中得到广泛应用,但在桥墩撞击损伤方面的应用却鲜见报道。本文首次将该方法运用到桥墩撞击损伤的识别中,分析桥墩在累积撞击作用下的损伤情况。主要研究内容如下:1.根据目前研究存在的问题提出本文拟进一步研究的内容,设计和制作相应试验试件,设计试验方案进行水平冲击试验和模态试验。2.介绍试验模态分析法的原理,用传统的超声波无损检测法验证模态频率识别桥墩撞击损伤的可行性,通过理论分析和试验对比分析,验证模态频率识别桥墩损伤的可靠性与准确性。3.根据能量守恒原理,推导出首次撞击时船桥碰撞力理论计算公式,通过试验与各经验公式对比分析,得到了修正后的动能折减系数,再结合我国铁路桥涵设计规范,得到了不含损伤时碰撞力计算公式。4.在不含损伤碰撞力计算公式的基础上,进一步考虑桥墩损伤对碰撞力的影响,并用模态频率表征评估桥墩的损伤,提出基于模态损伤的船桥累积撞击作用下的碰撞力计算公式。分析研究桥墩损伤情况下的碰撞力并用试验法和数值模拟法验证本文公式的适用性及准确性。5.为了探究不同累积撞击方式对桥墩撞击性能的影响,分析了不同工况下试件的冲击力、钢筋混凝土应变、位移、裂缝和模态损伤。结果表明冲击能量的累积方式对试件冲击作用、钢筋、混凝土力学性能、及侧向位移影响较大,实验值分别可达到17.90%,11.986%,12.594%,12.982%;试件的损伤情况与累积撞击方式也有一定关系,实验主裂缝宽度比可达到5.2:1。6.分析桥墩在累积撞击作用后的损伤程度,主要包括试件的裂缝、纵向钢筋钢筋应力应变和模态损伤,并给出模态表征桥墩损伤标准指导实际应用。