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正文:
特性
判别结构特性是损伤诊断的直接目的,在实际工程中桥梁的特
性有以下特点:
(1)损伤多样性。实际运营中桥梁的损伤可以分为三类:①刚
度降低。常见的结构开裂、混凝土压溃、剪断、构件变形等都会引
起刚度降低。②质量改变。混凝土表层成块脱落、钢筋锈蚀、地震
中防震挡块损坏等使桥梁的质量发生改变。③边界条件的改变。支
座位移、锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落、伸缩缝阻塞等会引
起边界条件的改变,进而改变结构的阻尼特性。
(2)损伤状态与荷载的相关性。这一点与上述荷载影响结构损
伤状态的特点相似,只是从不同角度对同一问题进行阐述。桥梁所
承受的动力荷载值大,使得结构的损伤状态中存在着与列车荷载相
关的损伤,该相关性主要表现在三个方面:①损伤类型与荷载种类
相关。不同荷载对应不同的损伤类型。②损伤有无发生与荷载值以
及位置相关。当有较大荷载作用在易损部位时,该部位出现损伤,
而当荷载值较小,或荷载作用在结构其他部位时,该部位可能处于
完好状态。③损伤程度与荷载值有关。结构损伤程度会随着荷载值
得增大而增大。
(3)振动分析模型复杂。在理论分析时,为了尽可能准确地反
映结构的振动性能,应考虑荷载的随机性、模型的精确性以及求解
的有效性,这会使得分析模型变得非常复杂。例如,对于车桥动力
系统,其复杂性体现在以下三个方面:①轨道不平顺、蛇行运动等
随机过程的实际数据很难准确
测量,在理论分析时,只能通过使所
采用数据的频谱特性与实际的相接近,来模拟实际的列车荷载。②
车辆模型和桥梁模型耦合在一起,通常车辆模型和桥梁模型分别是
一个多自由度的复杂有限元模型,而再通过假定的轮轨关系将二者
联系起来,对这个耦合系统进行求解会变得非常复杂。③车桥系统
动力方程组是一个时变系数的微分方程组,由于各轮对的位置在随
时间发生变化,车桥系统振动问题是一个动力瞬态分析问题,在每
一个计算时刻,车辆和桥梁的振动都应根据力的平衡及变形协调条
件,重新对车桥耦合方程组进行计算,因此动力方程组的求解是复
杂的。
(4)模型参数有误差。实际工程中的桥梁随着运营时间增长,
其混凝土材料会出现收缩徐变、老化等现象,造成混凝土弹性模量
和强度等模型参数的改变;而温度的变化也会引起钢材的弹性模量
和强度降低。这些参数的变化可能会直接影响识别结果,因此为了
实现结构状态的合理判别,需对结构行为进行深入研究,同时尽量
减小模型参数误差,或减小这些误差对识别结果的影响。
综上所述,桥梁结构损伤诊断就是在无法准确测量的荷载作用
情况下,使用不完备的又受噪声影响的结构响应信息,识别受外部
荷载影响较大的结构特性,是一个具有较高难度的复杂系统识别问
题。
出自http://www.bjsgyq.com/
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