基于动力指纹识别桥梁损伤检测方法研究

桥梁作为交通网格的关键组成的部分,其结构安全性能日益受到关注。桥梁损伤检测是确保桥梁安全运营的关键环节。然而,长期运营过程中易受多种因素影响而出现结构损伤,及时准确地识别这些损伤对于保障桥梁安全运营至关重要。本文通过对动力指纹原理、频率、振型及曲率模态进行分析,旨在单损简支箱梁振型变化值与损伤程度无关,与梁的损伤位置有关,且对应损伤单元处有突变,识别桥梁损伤位置;而受损梁曲率模态分析,在1/2跨中单元(15#、16#)损伤的位置第一阶曲率模态曲线各有一段平台。

基于SD值法桥梁损伤识别研究

本文结合桥梁位移模态、转角模态及曲率模态的相互关系,提出一种可简化计算,减小损伤识别误差的结构曲率方差比SD值法。依托S318线玉门至昌马公路干渠2号桥,建立有限元模型,通过设置损伤工况,分析了桥梁自振频率,位移模态对桥梁损伤识别的影响,并对SD值法损伤识别适用性进行研究。结果表明,本方法可以有效识别结构损伤,并确定局部损伤位置及损伤数量。

非一致激励下钢管混凝土拱桥平稳随机地震响应分析

对一座三跨钢管混凝土拱桥在多维非一致随机地震激励下的响应进行研究.利用功率谱和规范反应谱之间的转换关系,使用最小二乘法来拟合地震动模型参数,用于对结构进行多维非一致随机激励的输入.在综合考虑部分相干效应、行波效应以及局部场地效应的基础上,使用虚拟激励法,数值仿真该桥在地面运动的空间特性下的地震响应.分析结果表明,部分相干效应与行波效应复合的情况下,地震动空间特性主要体现在行波效应上;视波速引起的功率谱函数相位和峰值的变化直接影响结构地震响应;局部场地效应下,拱肋竖向弯矩随场地的柔软程度增大,剪力则相反.

基于能量控制指标的粘滞阻尼器参数优化

对一座安装液体粘滞阻尼器的钢管混凝土拱桥进行阻尼器参数优化。随机时域激励采用基于物理模型的随机Fourier谱来合成,同时基于能量耗散和结构控制指标,构造出4个评价函数作为优化设计的目标函数。对比两个考虑能量的评价函数组合与传统的控制评价函数,最终得到阻尼器的优化参数。分析结果表明:优化后的阻尼器参数对钢管混凝土拱桥在多种地震波激励下均具有良好的减震效果,引入能量耗散指标后,评价函数可以避免传统优化指标极端取值的缺点,最终优化结果更具经济性和实用价值。

膨胀剂对钢管混凝土徐变及承载力的影响研究

为了研究膨胀剂对密闭钢管混凝土徐变及承载力的影响,基于CEB/FIP理论,采用数学方法,对钢管混凝土的核心混凝土的徐变进行理论计算,在试验构件尺寸不变的基础上,通过改变核心混凝土中膨胀剂的掺量,分析膨胀剂对钢管混凝土徐变的影响,最后对构件进行极限承载力试验。得出采用CEB/FIP方法的理论计算值与试验值较为吻合,对钢管混凝土徐变和承载力,膨胀剂有最佳掺量,并且徐变对密闭钢管混凝土的极限承载力稍有提高。

基于双线性本构关系的Maxwell阻尼器能量反应分析

从能量反应的角度,对基于双线性本构关系的Maxwell阻尼器的能量耗散进行了推导。同时,通过改变阻尼器的一次阻尼系数及二次阻尼系数比,对一座安装阻尼器的钢管混凝土拱桥在多维地震下的能量反应及能量耗散率之间的关系曲面进行了分析。模拟结果显示:二次阻尼系数比对双线性Maxwell阻尼器的能量反应的影响小于一次粘滞阻尼系数,阻尼器能量耗散系数分布呈现出斜马鞍形,两个明显的峰值出现在对角线中部。在桥梁振动控制系统的设计中,可以根据能量耗散的计算结果选择合理的双线性Maxwell阻尼器。

基于PCA-EWM两级特征融合和NGO-GRU的梁桥损伤诊断

为了提高损伤识别中单一指标对损伤的灵敏度和抗噪能力,基于模态应变能理论,提出联合主成分分析(principal component analysis,PCA)和熵权融合(entropy weight method,EWM)的两级特征融合方法,并使用北方苍鹰优化算法(northern goshawk optimization,NGO)结合门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)进行桥梁损伤程度预测。首先,基于传统的模态应变能理论,构造出对角模态应变能比,由此衍生出对角模态应变能比变化率,对角模态应变能比耗散率,标准化对角模态应变能比差指标。其次,使用主成分分析实现指标内特征提取,熵权法融合指标间的特征,从而构造出加权决策指标(weighted decision index,WDI)。将单个模态应变能衍生指标输入到NGO-GRU混合神经网络中,损伤程度为输出,从而建立指标值与损伤程度之间的关系,进而实现损伤量化。通过三跨连续梁桥数值模型对所提出的方法进行验证,结果表明:加权决策指标具有良好的损伤定位能力和抗噪性,混合神经网络具有较高的损伤预测精度,预测准确率为91.14%。