大型橋梁結(jié)構(gòu)的損害鑒別方案研究

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1、大型橋梁結(jié)構(gòu)的損害鑒別方案研究-->第1章緒論1.1選題的工程背景及其實(shí)際意義近年來,橋梁建設(shè)發(fā)展突飛猛進(jìn)。鐵道部和交通部和鐵道都提出交通建設(shè)要實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的跨越式發(fā)展,橋梁建設(shè)從最初期簡單積累、模仿,到如今已經(jīng)進(jìn)入到跨越式發(fā)展階段。橋梁建設(shè)向“更長、更高、更輕”的趨勢發(fā)展,很多大跨度橋梁都采用了結(jié)合結(jié)構(gòu)以應(yīng)對這一需求。橋梁結(jié)構(gòu)作為大型土木工程結(jié)構(gòu),在荷載作用、疲勞與材料老化、腐燭效應(yīng)的情況下不可避免地產(chǎn)生損傷累積、抵抗力衰退,從而減少結(jié)構(gòu)的使用壽命,甚至導(dǎo)致突發(fā)事。根據(jù)有關(guān)資料顯示⑴,我國約有30

2、%以上的在役結(jié)構(gòu)存在不同程度的損傷,很多結(jié)構(gòu)損傷均較嚴(yán)重,若不采取措施,在未來幾十年,我國因?yàn)榘踩冗^低而退役的結(jié)構(gòu)將超過50%。而且,由于這些損傷使得結(jié)構(gòu)的維修費(fèi)用越來越高,如果預(yù)知出結(jié)構(gòu)的損傷狀況,就能及時維護(hù),減少災(zāi)難的發(fā)生,從而還能降低維修費(fèi)用。橋梁破壞和功能退化是由多方面的因素引起的[2],比如人為因素(劣質(zhì)工程)。然而大部分橋梁的破壞是自然因素引起的。最近幾年,國內(nèi)發(fā)生的幾起大橋破壞事故在幾乎都是由于構(gòu)件疲勞和監(jiān)測養(yǎng)護(hù)措施不足,從而嚴(yán)重影響構(gòu)件的承重能力和結(jié)構(gòu)的使用,進(jìn)而導(dǎo)致事故的發(fā)生。

3、理論研究和經(jīng)驗(yàn)都表明,加強(qiáng)建設(shè)期間和成橋后服役過程中的結(jié)構(gòu)狀態(tài)檢測、損傷檢測,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的承載能力、運(yùn)營狀態(tài)分析與預(yù)警,適時維護(hù),可以有效的避免災(zāi)難性事故的發(fā)生。為保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全,通過安全監(jiān)測[3]系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)橋梁早期的隱患,能夠大幅度的減少橋梁的維修費(fèi)用,避免造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。準(zhǔn)確的對橋梁損傷結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位以及損傷程度的分析至關(guān)重要。1.2健康監(jiān)測與損傷識別綜述1.2.1健康監(jiān)測論述理想的健康監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具備下述特點(diǎn):(1)能夠在早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷的出現(xiàn),在結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞之前能夠及時預(yù)警,提醒管理者進(jìn)行維

4、修或釆取必要的加固措施,避免事故發(fā)生,這就要求損傷評估具備實(shí)時性。(2)健康監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具備自動化的特性。這樣不僅可以節(jié)省大量的人力,還可以提高工作效率,方便橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行智能評估和診斷。(3)健康監(jiān)測系統(tǒng)通常需要采集大量數(shù)據(jù),有必要建立一個專門的數(shù)據(jù)庫管理中心,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測主要從下面四個方面對結(jié)構(gòu)進(jìn)行評估:(1)判別損傷是否發(fā)生;(2)判定損傷位置;(3)評估損傷程度;(4)對結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行評估。理想的健康監(jiān)測系統(tǒng)最好能及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷的發(fā)生,確定損傷的位置,判別損傷程度,預(yù)測結(jié)構(gòu)剩余

5、的壽命,并進(jìn)行有效的加固。對結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵載荷部位,尤其是人們無法直接檢測的易損區(qū)域,應(yīng)該要連續(xù)能夠線的健康監(jiān)測和自動報警。結(jié)構(gòu)檢測可以分為結(jié)構(gòu)損傷檢測和結(jié)構(gòu)性態(tài)檢測。結(jié)構(gòu)損傷檢測根據(jù)不同的分類依據(jù)主要有以下兩大類分類方法:一是根據(jù)檢測范圍的不同分為局部檢測方法[6]和全局檢測方法[7];—是根據(jù)利用結(jié)構(gòu)特性的不同分為靜態(tài)檢測方法和動力檢測方法。1.2.2基于結(jié)構(gòu)特性檢測方法綜述1.靜態(tài)檢測法靜態(tài)結(jié)構(gòu)檢測方法[8]是通過直接測量構(gòu)件的尺寸、材料的強(qiáng)度和彈性模量,進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析以及確定結(jié)構(gòu)的狀態(tài)與可靠水平的

6、方法。許多種局部無損檢測方法[9]主要有:外觀檢查、禍流磁粉、超聲波、紅外檢測、染色法、微波法、熱力法、同位素法、自然電位法、磁場攝動法、硬度測試法、泄露測定法等。第2章?lián)p傷識別的若干方法研究2.1損傷識別的概念損傷的定義為:自然的或人造的系統(tǒng)中任何有意或無意的變化,這些變化會影響系統(tǒng)當(dāng)前或?qū)淼男阅?。結(jié)構(gòu)損傷識別本質(zhì)上屬于反問題。反問題在不同學(xué)科的表述不完全一致,但其基本思想是一致的。反問題[27,28]是相對于正問題而言的。反問題(inverseproblems或backs)一詞,自然科學(xué)、社會

7、科學(xué)和工程中已廣為使用。一般定義由原因推出結(jié)果順方向的問題為直接問題(directproblems,fors);反問題剛好相反,指由結(jié)果來推測原因,或由系統(tǒng)的輸出來求輸入的問題。第3章某長江大橋危險性評估及仿真分析.............383.1大橋簡介.............383.2長江大橋正橋危險性分析.............393.3長江大橋有限元模擬及振動分析.............443.3.1該長江大橋仿真模型的建立.............443.3.2該長江大橋的振動分析

8、.............53.4大橋的損傷識別.............483.4.1損傷識別的參數(shù)選擇.............483.4.2大橋損傷位置及程度的識別.............503.4.3BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能評價.............573.5本章小結(jié).............58第4章總結(jié)與展望.............594.1全文工作總結(jié).............594.2展望.............59總結(jié)本文通過國內(nèi)外損傷識別相關(guān)文獻(xiàn)