[硕士]试验斜拉桥的模型修正研究

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内容简介

　　[硕士]试验斜拉桥的模型修正研究　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位： 硕士 　　学位授予单位：湖南大学　　学位年度：2009　　 在结构发展史上，每一个新假设和新理论的出现，都是由试验来验证。本文介绍了模型试验的相关理论知识，详细介绍了合生大桥模型试验桥的设计、制作过程，静力测试系统的布置情况，由于模型桥主要采用混凝土材料制作，故测试了主梁和塔柱混凝土不同龄期的弹性模量。　　 详细介绍了频域模态拟合方法、随机子空间方法((SSI)和特征系统实现算法(ERA)。对于协方差驱动的SSI，不仅从理论上进行了全面的阐述，还编制了MATLAB程序，通过算例，验证了程序的正确性。　　 模态测试是获得结构模态参数的一种试验方法，采用锤击试验对模型桥进行了多次模态测试，测试结果包括主梁竖向和扭转模态、主梁横桥向模态、桥塔面内模态和桥塔面外模态，由于主梁竖向模态较多且更为人们所关注，因而测试结果采用两个不同锤击点测出的两组数据的综合结果。再结合有限元模型模态计算结果对实测模态结果进行了综合，为模型修正提供依据。　　 比较了单主梁模式和梁板模式两种空间有限元模型在模态计算方面的差异，由于梁板模型对结构的质量和刚度分布模拟比较准确，因而计算结果比单主梁模型的好，特别是对于扭转为主的模态，从而选用梁板模型作为初始有限元模型。分析了结构初内力对动力特性的影响，由于模型桥目前结构构件的应力水平很低，其对动力特性的影响可以忽略不计。　　 基于模态测试结果，对模型桥进行了模型修正，模型修正的方法采用优化理论的共扼梯度法，优化参数通过参数灵敏度分析选择，模态匹配时将振型进行分类，只在同类型的振型之间进行匹配。文中采用假定基础沉降量和地基土刚度的方法计算出基础对上部结构的约束刚度，通过优化基础沉降量和地基土刚度，使模型修正取得了很好的效果。从优化后的结果来看，不参与优化计算的更高阶的频率在优化后也与实测结果更加接近。最后进行了一次静载试验，修正后的模型在结构整体变形方面与实际结构更加接近。

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