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基于振动的既有桥梁评估方法的探究

2012-07-30邓国军

湖南交通科技 2012年2期
关键词:有限元桥梁结构

邓国军

(永州市高等级公路管理所,湖南永州 425006)

0 引言

根据试验结果对既有桥梁现貌进行评估,是其检测、评估的重中之重。其评估结果作为既有桥梁养护、修缮和改建工作的主要技术依撑。因而作为既有桥梁桥检测评估及修缮加固中的重要一环,评估技术的研究必定是最重要的。而只有采用卓有成效的手段处理测试结果资料,准确的得到既有桥梁的物理参数以及对既有桥梁的缺损部位、损伤水平的有效评估,进而获取既有桥梁结构的承载能力后才能制定修缮加固的方案。

上世纪最后十年的航空航天领域,普遍采用有限元模型修正技术进行损伤的鉴别,近年来该方法也逐渐应用于土木工程界。

本文在动载试验数据的基础上,采用优化理论对既有桥梁结构进行损伤鉴别,进而依据鉴别结果对仿真模型修正,将修正后的模型用于计算既有桥梁进行承载力,最终达到评估既有桥梁的目的。

1 基本原理

1.1 频率用于损伤评估原理的引入

对桥梁结构采用有限单元法进行离散之后,就将其动力分析化为一个有限自由度的动力系统问题。结构在外荷载作用下,其运动微分方程如下:

其中:[M]、[λ]、[K]分别为结构的质量、阻尼、刚度矩阵;{U}、{U″}、{U'}分别为结构的动位移、速度、加速度列阵。

为简化求解过程,假设[λ]=0,式(1)的解可表达为:

代入式(1),可将结构动力平衡方程化简为广义特征值问题:

对结构的[M]、[K]引入微小变化[ΔM]、[ΔK],受其影响,结构的频率和振型w、{φ}也会发生改……

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