钢筋混凝土梁桥损伤识别方法的研究

【摘要】： 随着交通事业的发展,桥梁健康监测已成为近年来的研究热点,损伤识别是桥梁健康监测过程中的关键环节。本文以钢筋混凝土简支梁和连续梁桥为研究对象,通过理论分析、数值模拟分析和试验分析,针对超载造成的损伤问题,研究其识别方法。论文的主要工作和研究成果如下: (1)针对加载对钢筋混凝土梁桥造成的损伤,对常用的动力指纹方法进行了总结及敏感性分析,提出了基于柔度矩阵的β指标和η指标的损伤定位识别方法,经数值试验验证了其识别能力。 (2)针对损伤程度的识别问题,本文提出了改进直接刚度法和截面工作状态评估方法。基于数值试验,通过与已有的直接刚度法和有限元程序计算结果的比较,验证了本文提出的改进直接刚度法的准确性。完成了两个跨度7m的钢筋混凝土梁的试验,应用本文提出的基于改进直接刚度法的截面工作状态评估方法对其进行了损伤程度的评估。 (3)针对超载造成的损伤问题,本文建立了模态力面积与荷载归一化指标之间的关系,提出了基于模态力和有限元仿真计算的历史最大荷载识别方法,并将该方法应用于两个跨度7m的钢筋混凝土试验梁,验证了其准确性。 (4)基于上述研究成果,提出了钢筋混凝土梁桥的损伤识别流程。完成了一个18m长3跨钢筋混凝土连续梁桥的模型试验,通过4种加载工况和10个荷载步模拟了车行荷载和超载问题,测试了每个荷载步后结构的动力性能,将本文提出的损伤识别流程应用于模型桥的损伤分析。结果表明,本文提出的方法可以有效地对模型桥各荷载步的损伤位置和损伤程度进行识别。 (5)针对动测不敏感部位(如振型位移为0的支座处),本文研制开发了CFRP预警传感器和预应力CFRP预警传感器。试验测试结果表明,CFRP预警传感器对钢筋混凝土梁的开裂和钢筋屈服等关键点具有预警能力,预应力CFRP传感器可以有效的降低电阻突变信号的应变值,提高了其在低应变区间的敏感度。