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简述试验桥梁结构力学性能拟静力与动参数联合反演技术大学生毕业论文

摘要:桥梁结构性能评价一般基于承载力评估,其荷载试验检测办法主要为:静载试验和动载试验。静载试验由于可靠,目前被广泛采取,但是有着测试效率低、检测成本高、较长时间中断交通等缺点。动载试验使用环境脉冲等激励试验即可有效测得桥梁的动力特性,是一种对比快速的评价办法,但相对不够成熟,成为目前很多学者探讨的一个主要方向。准静态载荷试验办法以其论述办法成型从来,由于对试验办法和采集设备要求较高,在我国一直未能得到很好运用,准静态试验是在移动荷载意义下测试桥梁应变影响线,能够有效反映桥梁力学行为,具有可靠性较高和测试效率高等优点,将会成为今后桥梁检测的一个重要方向。本课题在河北省交通厅科技计划项目资助下,通过动载试验和准静态荷载试验获得桥梁的动力参数和应变影响线,从此为基础提出基于拟静力与动参数联合反演技术修正有限元模型。桥梁结构有限元模型修正要从工程实际桥梁结构为基础,结构试验为前提,轻车加载试验为手段,加载试验包括动力荷载试验和拟静力荷载试验,将结构的实测响应与有限元初始模型的计算结果进行对比,建立目标函数,通过优化计算,不断修正有限元模型的参数,使得有限元模型计算值与相应的实测值最大程度达到吻合,以而得到修正后的有限元模型,即认为修正后的模型与结构实际情况相一致,此时的有限元模型反映当前结构实际状态。对修正后的有限元模型进行仿真静载试验,建立与传统静载试验办法的有机关系,从此评价桥梁承载力。针对本课题提出的办法,论文主要做了如下几方面的探讨,一是针对几种常见的损伤形式,探讨桥梁在不同的损伤状况对动参数和应变影响线的影响规律,并依据影响规律提出有效的试验案例,为选择合适的修正参数提供依据;二是提出拟静力与动参数联合反演技术,并依据有限元修正相关原理,建立了运用于此办法的联合目标函数,为有限元模型优化提供依据;三是进行室内模拟试验,通过对试验梁进行联合修正验证本课题提出的办法的可行性,对修正后模型做仿真计算并与传统静载试验比较,评价试验梁承载力;四是将该办法运用于两个工程实例中,通过对不同形式工程实例的分析与计算,验证了本文提出办法的准确性和可行性。 关键词:桥梁结构论文 承载力论文 动载试验论文 拟静力载荷试验论文 动参数论文 应变影响线论文 模型修正仿真加载论文
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    摘要5-6

    Abstract6-11

    第一章 绪论11-18

    1.1 探讨背景和作用11-12

    1.2 国内外桥梁承载力常用评定办法概述12-15

    1.2.1 荷载试验法12-14

    1.2.2 可靠度评价法14

    1.2.3 有限元数值模拟办法14-15

    1.3 本论文主要探讨内容15-16

    1.4 探讨创新点及关键技术16

    1.5 本论文的内容安排16-18

    第二章 有限元修正技术相关不足18-25

    2.1 有限元修正技术原理18-21

    2.1.1 基于动力有限元修正19-20

    2.1.2 基于拟静力有限元修正20

    2.1.3 拟静力和动力联合有限元修正技术20-21

    2.2 构建有限元模型修正目标函数21-23

    2.2.1 基于动力的目标函数21-22

    2.2.2 基于拟静力的目标函数22

    2.2.3 联合拟静力和动力的目标函数22-23

    2.3 有限元修正优化算法23-25

    第三章 桥梁力学结构性能各参数灵敏度分析25-38

    3.1 数值模型介绍25-26

    3.2 横向分布系数的探讨26-32

    3.2.1 横向连接完好时横向分布系数计算27-29

    3.2.2 横向连接失效对动力测试的影响29-31

    3.2.3 横向连接失效对应变影响线的影响31-32

    3.3 桥梁底部裂缝的探讨32-34

    3.3.1 裂缝对振动频率的影响33

    3.3.2 裂缝对应变影响线的影响33-34

    3.4 弹性模量、截面惯性矩对振动频率的影响探讨34-36

    3.4.1 惯性矩对频率的影响35

    3.4.2 弹性模量对频率的影响35-36

    3.5 本章小结36-38

    第四章 室内试验探讨38-58

    4.1 试验梁设计与制作38-40

    4.1.1 试验梁配筋39

    4.1.2 试验梁水灰比、强度设计39-40

    4.1.3 极限荷载的确定40

    4.2 试验梁动力测试40-44

    4.2.1 动力测试步骤41-42

    4.2.2 测试数据处理及结果显示42-44

    4.3 试验梁拟静力测试44-48

    4.3.1 拟静力测试步骤45-47

    4.3.2 拟静力测试数据处理及结果显示47-48

    4.4 试验梁静载试验48-50

    4.5 试验梁有限元模型修正50-56

    4.5.1 试验梁有限元模型建立及论述计算结果50-53

    4.5.2 联合拟静力和动力有限元模型修正53-56

    4.5.3 仿真计算结果与论述实测静载结果对比56

    4.6 本章小结56-58

    第五章 工程运用58-82

    5.1 预应力空心板桥58-68

    5.1.1 工程概况58

    5.1.2 检测设备与案例58-59

    5.1.3 检测历程59-63

    5.1.4 有限元模型修正63-67

    5.1.5 仿真静载67-68

    5.2 等效模型68-71

    5.3 钢结构连续桥梁71-80

    5.3.1 桥梁概况71-72

    5.3.2 试验历程72-74

    5.3.3 测试结果74-77

    5.3.4 有限元建模及优化77-80

    5.4 小结80-82

    第六章 结论与展望82-84

    6.1 主要结论82-83

    6.2 展望83-84

    致谢84-85

    参考文献85-88

    作者介绍88-89

52.1 有限元修正技术原理18-212.1.1 基于动力有限元修正19-202.1.2 基于拟静力有限元修正202.1.3 拟静力和动力联合有限元修正技术20-212.2 构建有限元模型修正目标函数21-232.2.1 基于动力的目标函数21-222.2.2 基于拟静力的目标函数222.2.3 联合拟静力和动力的目标函数22-232.3 有限元修正优化算法23-25第三章 桥梁力学结构

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