基于模态分析的预应力混凝土斜拉桁架T构桥梁损伤识别研究

预应力混凝土斜拉桁架T构桥梁是兼具多种桥型特点的桥梁结构形式,其桥型特殊、受力复杂。该类桥梁的损伤识别也有其特殊性,为此,通过建立有限元模型,模拟桁架杆在不同损伤程度下的模态振型,根据位移模态推导桁架在不同程度损伤下主梁的曲率模态绝对差,基于主梁的曲率模态绝对差值分析达到对桁架的损伤识别。研究结果表明,桁架损伤导致附近主梁曲率模态绝对差出现突变峰值,通过斜拉桁架T构桥主梁的曲率模态绝对差能较好对桁架损伤进行识别,主梁曲率模态绝对差对识别两侧单根杆的损伤效果优于对两侧两根杆损伤的识别效果。

桁架杆损伤对预应力混凝土斜拉桁架T构桥的影响

预应力混凝土斜拉桁架T构桥常见的病害形式为桁架杆件损伤。为研究桁架杆件损伤甚至失效情况下的结构力学性能规律,建立以某预应力混凝土斜拉桁架T构桥为背景的有限元模型,设置桁架杆件损伤或失效的不同工况,对比分析该桥在损伤状态和未损伤状态下对结构挠度和频率的影响。结果表明:桁架杆件的损伤对主梁的挠度和频率都有较为明显的影响;上弦杆的损伤、失效会影响整个T构梁的挠度,而腹杆的损伤、失效的影响范围局限在腹板垂直对应的主梁,桁架杆件损伤的变化和主梁挠度变化的关系呈现非线性。桁架杆件损伤下导致结构频率的降低,全桥桁架损伤对频率影响较大,上弦杆损伤对频率的影响大于腹杆。