结构动力学 论文 结构动力学在道路桥梁方面的应用

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1、《结构动力学》课程论文结构动力学在道路桥梁方面的应用摘要：随着大跨径桥梁结构在工程中的应用日趋广泛，施工控制问题也越来越受重视。结构动力学在各方面都有极为重要的作用，其特性也被广泛应用于桥梁结构技术状态评估中。结构动力学在道路桥梁方面应用十分广泛，比如有限元模型、模态挠度法、桥梁结构（强度、稳定性等）、状态评估、结构模态、结构自由衰减响应及其在结构阻尼识别中的应用、结构无阻尼固有频率与有阻尼固有频率的关系及其应用等，尤其是结合桥梁的检测、桥梁荷载试验与状态评价。本文就其部分内容进行介绍。关键词：结构动力学道路桥梁应用如今，科学技术越发先进，结构动力特性越来越广泛地

2、应用于桥梁结构抗震设计、桥梁结构故障诊断和桥梁结构健康状态监测等工程技术领域,由此应用而涉及到的一些动力学基本概念理解的问题应运而生。对于此类知识，我了解的甚少，上课期间，老师虽有讲过这相关内容，但无奈我学到的只是皮毛。我记忆最深的是老师给我们放的相关视频，有汶川地震的，有桥梁施工过程的，还有很多因强度或是稳定性收到破坏而倒塌的桥梁照片。老师还告诉了我们修建建筑物的原则：需做到小震不坏，中震可修，大震不倒。还有强剪弱弯，强柱弱梁，强结点强锚固。桥梁在静止不受外力扰动时是不会破坏的，大多时候在静止的荷载作用下也不会发生破坏，但当桥梁受到动力荷载时就很容易发生破坏了，

3、所以我们在修建桥梁是必须事先计算好最佳强度等等需要考虑的量。下面简单介绍一下结构固有频率及其应用和弹性模量动态测试。1.结构固有频率及其应用随着对结构动力特性的深入研究,其被越来越广泛地应用于结构有限元模型修正、结构损伤识别、结构健康状态监测等研究领域.一般情况下,由于结构阻尼较小,因此在结构动力特性的计算分析中,往往不计及结构阻尼以得到结构的振型和无阻尼的固有频率fnj(j=1,2,∧∧);而在结构的动态特性的试验中,识别的却是结构有阻尼的固有频率fdj.理论上有[1,2]fdj

4、桥梁结构整体性能和技术状况[3]。结构有限元分析结果的正确性,有赖于模型边界的合理简化、材料物性参数的取值等因素;特别是混凝土构造物,其实际弹性模量值往往比设计弹性模量值要大许多,且混凝土标号越高,这种差异就越大.当混凝土结构有限元分析模型中选用设计弹性模量值时,绝大多数情况下可得到fdj>fn。然而,另一不被人们充分认识、不可原谅的错误悄然发生.在桥梁结构动、静力荷载试验中,在进行结构动力分析的同时还将进行结构静力计算,即利用同一有限元分析模型,还将计算桥梁结构荷载作用下的变形、应变和应力等.在桥梁结构的荷载试验中涉及到一个重要的概念:桥梁荷载校验系数。它是桥梁

5、结构试验荷载下实测应变或变位值与桥梁结构试验荷载下计算应变或变位值的比值。它是评定桥梁结构工作状况、确定桥梁承载力的一个重要指标。理论上讲,荷载校验系数应该接近于1,这才表明桥梁结构理论分析与试验结果是基本一致的.而在动力分析fdj>fnj的有限元模型支配下,无论选用挠度(变形)、应变或应力哪一物理量,通过静力计算所得到的桥梁荷载校验系数一般会小于1,不可能不满下表：桥梁类型应力(或应变)校验系数挠度校验系数钢筋混凝土板桥0.30~0.700.40~0.80钢筋混凝土梁桥0.40~0.800.50~0.90预应力混凝土桥0.50~0.900.60~1.00圬工拱桥

6、0.60~1.000.60~1.00挠度(变形)、应变或应力某些物理量的计算结果或试验测试结果会有较大的误差(仅当fdj>fnj的情况),偏离了真值,具体分析见下表：类别计算值Se实测值Ss校验系数?结论挠度偏大基本准确偏小满足上表应变偏大基本准确偏小满足上表应力基本准确偏小偏小满足上表因此，仅从荷载校验系数来看,现有的桥梁评价结果并不能反应桥梁结构真实的技术状态,其评价结果可能会埋下灾难性的后果.因此,为了在理论上使荷载校验系数更接近于1,结构有限元模型修正的意义凸显出来.在结构动力计算得到结构无阻尼固有频率fnj和结构动态特性试验识别出结构有阻尼固有频率fdj

7、后,适当调整结构有限元分析模型的边界条件或修正物理参数,再利用修正后的结构模型进行结构静力分析[4],得到静载作用下桥梁结构的位移、应变或应力,然后计算出应力(应变)校验系数或挠度校验系数来评定桥梁结构工作状况和确定桥梁的承载力。2、弹性模量动态测试在桥梁结构的荷载试验中,混凝土构件弹性模量的取值,直接关乎到荷载校验系数的准确性,乃至对桥梁结构技术状态的正确评价.在进行结构有限元模型修正时,若前几阶低阶模态均满足其公式,其技术难度在于要对结构进行试验模态分析,以识别结构各阶模态的阻尼比,试验技术要求高.利用钻芯法尽管可现场提取混凝土构件试样而进行弹性模量的测试试验

8、,可要求试