[碩士]試驗(yàn)斜拉橋的模型修正研究

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　　[碩士]試驗(yàn)斜拉橋的模型修正研究　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：湖南大學(xué)　　學(xué)位年度：2009　　在結(jié)構(gòu)發(fā)展史上，每一個(gè)新假設(shè)和新理論的出現(xiàn)，都是由試驗(yàn)來驗(yàn)證。本文介紹了模型試驗(yàn)的相關(guān)理論知識，詳細(xì)介紹了合生大橋模型試驗(yàn)橋的設(shè)計(jì)、制作過程，靜力測試系統(tǒng)的布置情況，由于模型橋主要采用混凝土材料制作，故測試了主梁和塔柱混凝土不同齡期的彈性模量。　　詳細(xì)介紹了頻域模態(tài)擬合方法、隨機(jī)子空間方法((SSI)和特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法(ERA)。對于協(xié)方差驅(qū)動(dòng)的SSI，不僅從理論上進(jìn)行了全面的闡述，還編制了MATLAB程序，通過算例，驗(yàn)證了程序的正確性?！　? 模態(tài)測試是獲得結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的一種試驗(yàn)方法，采用錘擊試驗(yàn)對模型橋進(jìn)行了多次模態(tài)測試，測試結(jié)果包括主梁豎向和扭轉(zhuǎn)模態(tài)、主梁橫橋向模態(tài)、橋塔面內(nèi)模態(tài)和橋塔面外模態(tài)，由于主梁豎向模態(tài)較多且更為人們所關(guān)注，因而測試結(jié)果采用兩個(gè)不同錘擊點(diǎn)測出的兩組數(shù)據(jù)的綜合結(jié)果。再結(jié)合有限元模型模態(tài)計(jì)算結(jié)果對實(shí)測模態(tài)結(jié)果進(jìn)行了綜合，為模型修正提供依據(jù)?！　? 比較了單主梁模式和梁板模式兩種空間有限元模型在模態(tài)計(jì)算方面的差異，由于梁板模型對結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布模擬比較準(zhǔn)確，因而計(jì)算結(jié)果比單主梁模型的好，特別是對于扭轉(zhuǎn)為主的模態(tài)，從而選用梁板模型作為初始有限元模型。分析了結(jié)構(gòu)初內(nèi)力對動(dòng)力特性的影響，由于模型橋目前結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力水平很低，其對動(dòng)力特性的影響可以忽略不計(jì)?！　? 基于模態(tài)測試結(jié)果，對模型橋進(jìn)行了模型修正，模型修正的方法采用優(yōu)化理論的共扼梯度法，優(yōu)化參數(shù)通過參數(shù)靈敏度分析選擇，模態(tài)匹配時(shí)將振型進(jìn)行分類，只在同類型的振型之間進(jìn)行匹配。文中采用假定基礎(chǔ)沉降量和地基土剛度的方法計(jì)算出基礎(chǔ)對上部結(jié)構(gòu)的約束剛度，通過優(yōu)化基礎(chǔ)沉降量和地基土剛度，使模型修正取得了很好的效果。從優(yōu)化后的結(jié)果來看，不參與優(yōu)化計(jì)算的更高階的頻率在優(yōu)化后也與實(shí)測結(jié)果更加接近。最后進(jìn)行了一次靜載試驗(yàn)，修正后的模型在結(jié)構(gòu)整體變形方面與實(shí)際結(jié)構(gòu)更加接近。

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