无粘结预应力混凝土简支梁动力特性及有效预应力识别

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1、密级：公开工学硕士学位论文无粘结预应力混凝土简支梁动力特性及有效预应力识别DynamicCharacteristicsofUnbondedPrestressedConcreteSimplySupportedBeamsandIdentificationofEffectivePrestress培养单位：土木工程学院专业：道路与铁道工程研究生：田彦伟指导教师：卜建清教授二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不

2、包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论

3、文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要预应力桥梁在我国应用广泛，对于一些新竣工或正在服役的桥梁，由于引起预应力损失的因素难以确定，使得桥梁中的预应力损失检测和有效预应力识别一直是个难题。预应力损失评估不准确使得桥梁在使用过程中存在严重的安全隐患。桥梁的动力特性和动弹性模量对预应力具有一定敏感性，利用动力特性和动弹性模量进行有效预应力识别是个有价值的研究方向。论文通过试验和数值分析方法对预应力改变桥梁的动力特性和动弹性模量展开研究，并探究利用神经网络进行有效预应

4、力识别的可行性。主要研究工作和成果如下：(1)通过试验方法对预应力混凝土简支梁的动力特性和动弹性模量进行了分析研究。在考虑预应力筋布置形式、预应力大小和材料非线性等情况下，建立了轴心布筋、偏心布筋和曲线布筋三种形式的无粘结预应力混凝土简支试验梁，对梁的动力特性和动弹性模量进行了动力测试。通过试验分析得出了预应力梁的模态频率、模态振型和动弹性模量随预应力的变化规律，明确了用模态频率和动弹性模量识别有效预应力的可行性。(2)通过理论和有限元方法对三种布筋形式的无粘结预应力简支梁的自振特性进行了分析研究，分析过程中考

5、虑了几何非线性、材料非线性和预应力大小对梁自振特性的影响。结果表明，梁的自振特性与预应力之间的关系明确且受材料非线性影响较大。对比试验和数值计算结果，验证了预应力梁的自振特性与预应力之间的变化关系，为有效预应力识别奠定了理论基础。(3)利用MATLAB编制的BP神经网络识别算法对梁的有效预应力进行了识别研究。以预应力梁的模态频率和动弹性模量作为训练样本，讨论了不同样本大小和不同样本参数对识别结果的影响。结果表明，以模态频率和动弹性模量作为识别指标具有良好地识别能力，而不同的样本容量和样本参数对网络的识别精度、泛

6、化能力和收敛速度影响较大。关键词：动力特性；动弹性模量；有效预应力；BP神经网络AbstractPrestressedbridgesarewidelyusedinourcountry.Forsomenewlycompletedorservingbridges,itisdifficulttodeterminethefactorsthatcausethelossofprestress,whichleadtoadifficultproblemtodetecttheprestresslossandidentifyeff

7、ectiveprestressinbridges.Inaccurateevaluationofprestresslossmakesthebridgehaveserioussafetyhazardsduringuse.Therelatedresearchshowsthatthedynamiccharacteristicsanddynamicelasticmodulusofthebridgehaveacertainsensitivitytotheprestress,itisavaluableresearchdire

8、ctiontoidentifytheeffectiveprestressbyusingthedynamiccharacteristicsandthedynamicelasticmodulusofthebridge.Inthispaper,thedynamiccharacteristicsanddynamicelasticmodulusofprestressedbridgesarestu