【摘要】：安慶鐵路長江大橋為主跨580m的三主桁四線高速鐵路斜拉橋,是寧-安城際的重要控制性工程。由于高速鐵路橋梁對結構的動力特性有很高的要求,因此獲得結構真實的動力學參數(shù)顯得十分必要。結構模態(tài)參數(shù)(主要是頻率、振型、阻尼比等)識別是進行動力學分析的前提,可應用于有限元模型修正、結構健康監(jiān)測及損傷識別等方面�；诃h(huán)境激勵的模態(tài)參數(shù)識別具有方便省時、不打斷結構正常運行的優(yōu)點,但其測得的響應具有幅值小、隨機性強、噪聲影響大的特點,且由于輸入與系統(tǒng)參數(shù)均未知,僅由響應數(shù)據(jù)給結構模態(tài)參數(shù)識別帶來一定的困難。本文采用峰值法、頻域分解法、PolyMAX法以及基于數(shù)據(jù)的隨機子空間法等四種識別方法對安慶鐵路橋進行模態(tài)參數(shù)識別,并將識別結果同有限元計算結果進行分析比較。論文研究四種識別方法的適用性及可靠性,并分析安慶鐵路長江大橋的自振特性,論文研究具有重要的理論意義和工程實用價值。論文的主要內(nèi)容和結論如下：1.結合設計圖紙,建立了比較精細化的全橋空間有限元模型,并進行理論模態(tài)分析,得到了較為完整的理論模態(tài)結果,為進行環(huán)境振動試驗和實測數(shù)據(jù)分析識別做準備。2.系統(tǒng)的介紹了峰值拾取法、頻域分解法、多參考點最小二乘復頻域法和隨機子空間法的理論方法,并基于Matlab平臺編程實現(xiàn)了各識別方法。利用編寫的程序識別了安慶鐵路長江大橋的模態(tài)參數(shù),獲得了四種方法下的實測模態(tài)。3.將理論模態(tài)與四種實測模態(tài)進行比較分析,驗證各識別方法的可靠性、適用性,并對各方法進行評價。結果表明,四種方法均可應用于橋梁環(huán)境振動模態(tài)參數(shù)識別,且效果良好,但各有優(yōu)缺點。4.四種方法所得到的頻率識別結果比較一致,但阻尼比識別結果則存在一定的離散性；由于大跨度斜拉橋所表現(xiàn)出的“密頻”特征,峰值法和頻域分解法的特征頻率的選取有一定的難度,容易出現(xiàn)模態(tài)遺漏,而PolyMAX法和隨機子空間法則可能借助穩(wěn)定圖,得到較為真實的結構模態(tài)。在實際應用中可將這幾種方法互為補充的共同確定,以獲得比較正確的結構模態(tài)參數(shù)。
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圖片說明： （１０１．５＋１８８．５＋５８０＋２１７．５＋１邋巧．５＋１１６．０）邋ｍ＝１３６３ｒａ邋的雙塔Ｈ主巧Ｈ索面鋼銜梁斜逡逑拉橋。逡逑圖３．１安慶鐵路長江大橋效果圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋Ｄｅｓｉｇｎ邋ｓｋｅｂｈ邋ｏｆ邋Ａｎｑｉｎｇ邋ｒａｉｌｗａｙ邋Ｂｒｉｄｇｅ逡逑ｊｉ邐}逡逑邐１３６５邐逡逑１０１．５邐１８８．５邋Ｉ邐ｍ邐邋２１７．５邐１５９．５邐１１６逡逑ＪＸ｜邋＾邐ｉＪ逡逑圖３．邋２安慶鐵路長江大橋總體布us圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．２邋Ｐｌａｎ邋ａｎｄ邋ｅｌｅｖａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ａｎｑｉｎｇ邋ｒａｉｌｗａｙ邋目邋ｒｉｄｇｅ逡逑３１逡逑
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圖片說明： 用ＣＯＭＢＩＮ１４單元模擬，其彈灻的剛度系數(shù)根據(jù)支座類型選��；斜拉索錯固端逡逑的錯頭及橋面板上的道巧石采用ＭＡＳＳ２１質(zhì)量單元模擬，等效施加到各個相逡逑應的節(jié)點上。建立了比較理想和完備的模態(tài)分析有限元模型，如圖３．５所示。逡逑圖３．邋５安慶鐵路長江大橋Ａｎｓｙｓ有限元模型逡逑Ｆｉｇ．邋３．５邋Ａｎｓｙｓ邋打打ｉｔｅ邋ｅｌｅｍｅｎｔ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｂｒｉｄｇｅ逡逑３．２．２有限元模態(tài)分析逡逑有限元模態(tài)分析，即理論模態(tài)分析，主要是運用有限元法對結構進行離散并逡逑建立含有系統(tǒng)特征值問題的動為學模型，，運用合適的數(shù)值求解方法（如Ａｎｓｙｓ逡逑中提供了邋Ｂｌｃｘ；ｋＬａｎｃｚｏｓ法、子空間法、Ｈｏｕｓ油ｏｌｄｅｒ法等等）求解系統(tǒng)特征值和逡逑３３逡逑
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U446

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本文編號：2513189