基于子結構模態(tài)綜合法識別橋面板柔度的理論和試驗研究.pdf

1、鋼-混凝土組合結構是橋梁結構中的一種常見形式，對其進行結構識別研究有著重要的意義。本文在總結之前研究成果的基礎上，對一塊實驗室鋼-混凝土組合橋面板和一座鋼-混凝土組合結構橋梁進行靜動載試驗及子結構模態(tài)柔度識別研究。具體研究內容如下：
　　(1)在理論上總結了兩種模態(tài)柔度計算方法，提出兩種模態(tài)識別方法在本質上進行模態(tài)柔度的求解是一致的。利用兩種方法相互轉化的特點，可以得到結構的質量歸一振型。同時，提出了利用分片測試獲取結構整體模態(tài)柔

2、度的理論。其過程是對子結構質量歸一振型進行拼接得到擴充的整體振型，再利用拼接的振型計算結構的整體柔度矩陣。
　　(2)對一混凝土板有限元模型和一實驗室鋼-混凝土組合板進行脈沖錘擊測試實驗，表明單點輸入單點輸出(SISO)，單點輸入多點輸出(SIMO)和多點輸入多點輸出(MIMO)等方法均能較為準確地獲取模態(tài)柔度系數(shù)，并能通過子結構振型拼接的方法獲得與靜力方法相差很小的模態(tài)柔度矩陣。通過對一座實際橋梁的脈沖錘擊法分片測試，驗證了該方

3、法在實際運用的可行性。同時，進行了隨機振動測試下的振型質量歸一研究。通過有限元數(shù)值試驗和實驗室的隨機振動試驗表明，基于集中質量矩陣假設，可以利用隨機振動測試獲取結構的模態(tài)柔度，其結果比實際結構要柔。
　　(3)基于模態(tài)柔度方法進行結構損傷識別研究。首先，設計了支座剛度變化、連接件損傷和橫向支撐破壞這三種損傷工況用來模擬實際橋梁結構可能出現(xiàn)的損傷狀況。通過對比結構損傷前后的模態(tài)柔度位移信息，成功實現(xiàn)了組合板的損傷識別。結果表明模態(tài)柔

4、度是極好的損傷指標，其對損傷的敏感程度比頻率和振型大得多。其次，通過靜力加載造成試驗板的靜力損傷，并利用模態(tài)柔度方法成功地識別出靜力損傷的位置和損傷程度。
　　(4)基于Strand7有限元軟件和Matlab應用程序的API交互訪問技術對鋼-混凝土組合板結構進行有限元模型修正。首先，比較了三種不同建模方式的鋼-混凝土有限元模型，結果表明殼-實體模型能夠很好地反映出組合結構的真實靜動力性能。然后，基于靜動力數(shù)據(jù)對基準模型的物理參數(shù)進