基于模态挠度法的预应力连续箱梁桥状态评估 被引量：18

1

作者 林贤坤 张令弥 +1 位作者 郭勤涛 张宇峰 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第10期83-90,共8页

以预应力混凝土连续梁桥的通扬运河大桥为研究对象,探讨基于运行试验模态分析的模态挠度法在桥梁状态评估中的应用。建立其有限元模型,通过环境激励振动试验获得其试验模态参数,基于柔度矩阵指标和挠度指标定义的两个目标函数,利用实数... 以预应力混凝土连续梁桥的通扬运河大桥为研究对象,探讨基于运行试验模态分析的模态挠度法在桥梁状态评估中的应用。建立其有限元模型,通过环境激励振动试验获得其试验模态参数,基于柔度矩阵指标和挠度指标定义的两个目标函数,利用实数编码的加速遗传算法修正大桥的有限元模型,获得基本准确反映大桥实际静力行为的有限元模型。借助其有限元模型对试验模态振型质量归一化,利用振型已质量归一化的环境激励振动试验的试验模态参数,可获得桥梁结构已知载荷作用下的试验模态挠度,通过与静挠度实测值比较,可对桥梁的状态作出评估。结果说明基于运行试验模态分析的模态挠度法应用于桥梁状态评估的可行性与有效性。 展开更多

关键词 预应力连续箱梁桥 环境振动试验 模型修正 遗传算法 模态挠度法 状态评估

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基于不中断交通运行模态分析的模态挠度法在桥梁状态评估中的应用 被引量：12

2

作者 林贤坤 覃柏英 +1 位作者 张令弥 郭勤涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第14期52-57,76,共7页

以张家港河大桥为对象,在不中断交通条件下对该桥实施模态试验,建立和修正其有限元模型,由此对试验模态振型质量归一化。利用振型已质量归一化的试验模态参数,计算该桥已知静荷载作用下的试验模态挠度,通过模态挠度与静挠度实测值的比... 以张家港河大桥为对象,在不中断交通条件下对该桥实施模态试验,建立和修正其有限元模型,由此对试验模态振型质量归一化。利用振型已质量归一化的试验模态参数,计算该桥已知静荷载作用下的试验模态挠度,通过模态挠度与静挠度实测值的比较、关键问题的仿真研究和模态振型对模态挠度影响的误差分析,探讨和说明了基于不中断交通运行模态分析的模态挠度法在实际工程中应用于桥梁状态评估的可行性与有效性。 展开更多

关键词 桥梁状态评估 模态挠度法 不中断交通 运行模态分析 试验模态振型 质量归一化

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基于模态挠度的斜交桥静载试验数值方法 被引量：12

3

作者 亓兴军 赵越 赵奇 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2020年第3期55-62,共8页

为了探讨不中断交通情况下进行桥梁静载试验的可行性,以斜交简支空心板桥龙山桥为研究对象,研究基于模态挠度的静载试验应用于斜交板桥承载力评估的计算精度问题。首先利用环境激励获得桥梁在运营状态下的模态参数,再采用附加质量法对... 为了探讨不中断交通情况下进行桥梁静载试验的可行性,以斜交简支空心板桥龙山桥为研究对象,研究基于模态挠度的静载试验应用于斜交板桥承载力评估的计算精度问题。首先利用环境激励获得桥梁在运营状态下的模态参数,再采用附加质量法对桥梁模态振型进行质量归一化,计算桥梁的位移柔度矩阵,最后利用位移柔度矩阵和等效荷载分配的方法计算桥梁的模态挠度。建立龙山桥的有限元梁格计算模型,根据荷载试验规程设计了静载试验中载和偏载2个加载工况,利用龙山桥的前5阶模态参数计算位移柔度矩阵,预测桥梁在2个加载工况下各控制截面的模态挠度,并与有限元模型计算挠度和实测挠度相对比。结果表明:中载工况下模态挠度与计算挠度相比,相对误差均小于5%,控制截面最大计算相对误差为3.55%;偏载工况下模态挠度与计算挠度相比,相对误差均小于6%,控制截面最大相对误差为5.15%,能够满足工程精度要求;模态挠度能够有效代替桥梁静载试验的实测静载挠度,利用模态挠度评估桥梁承载力具有较强的有效性和可行性。 展开更多

关键词 模态挠度 斜交桥 误差分析 位移柔度矩阵 静载试验

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基于模态参数识别的简支梁桥模态挠度预测试验研究 被引量：10

4

作者 亓兴军 孙绪法 +1 位作者 王珊珊 曹三鹏 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2023年第5期129-137,共9页

以30 m跨径装配式简支T梁桥为研究对象,探究环境激励下预测桥梁模态挠度的准确性和模态测试法评估桥梁承载状况的可行性;首先建立桥梁有限元模型,设计满足加载效率要求的桥梁静载试验方案,然后基于环境激励对简支T梁桥进行模态测试试验... 以30 m跨径装配式简支T梁桥为研究对象,探究环境激励下预测桥梁模态挠度的准确性和模态测试法评估桥梁承载状况的可行性;首先建立桥梁有限元模型,设计满足加载效率要求的桥梁静载试验方案,然后基于环境激励对简支T梁桥进行模态测试试验;采用随机子空间方法识别获取桥梁结构模态参数,应用Kriging插值法对桥梁实测振型进行模态扩展,预测简支梁桥在静载试验车辆荷载作用下跨中截面的模态挠度,并将模态挠度与实测静挠度进行对比分析。结果表明:利用Kriging插值法获得的模态扩展振型可较为精确地预测桥梁的模态挠度,与实测静挠度相比,大效应主梁跨中截面的相对误差不超过10%,基本满足工程精度的要求;基于环境激励模态参数识别预测的模态挠度可代替静载试验的实测静挠度,结合规范可评估桥梁的实际刚度状态;仅利用简支梁桥前3阶模态参数即可获得较为精确的跨中截面模态挠度;结合了静载试验和动载试验的优点,模态测试获得的桥梁模态挠度可用于宽简支梁桥刚度的快速评估,具有较好的准确性和工程可行性。 展开更多

关键词 简支梁桥 模态挠度 静载试验 KRIGING插值 柔度矩阵

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基于附加质量块的桥梁模态挠度预测方法研究 被引量：4

5

作者 亓兴军 孙绪法 +1 位作者 王珊珊 曹三鹏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第19期104-113,共10页

以16 m跨径空心板单梁为研究对象,研究基于附加质量块的质量归一化方法和模态柔度法测试预测桥梁模态挠度的准确性和工程可行性。基于环境激励测试16 m单梁在施加质量块前后的模态参数,提出包含相对频率改变平方项的振型质量归一化计算... 以16 m跨径空心板单梁为研究对象,研究基于附加质量块的质量归一化方法和模态柔度法测试预测桥梁模态挠度的准确性和工程可行性。基于环境激励测试16 m单梁在施加质量块前后的模态参数,提出包含相对频率改变平方项的振型质量归一化计算方法,预测单梁在多级竖向静力荷载作用下的模态挠度,将模态挠度与实测静挠度进行比较,研究8种附加质量工况下单梁模态挠度的测试预测精度,分析附加质量占比以及质量块的数量对预测精度的影响,分析传感器数量对模态挠度预测精度的影响。结果表明,在环境激励下,5个传感器与8个传感器模态挠度预测精度基本一致,满足工程精度要求;基于附加质量块预测的模态挠度可代替实测弹性静挠度,进而评估桥梁的实际刚度状态;附加质量块质量占梁体总质量约10%时,模态挠度的预测相对误差小于8%,预测精度较高。在实际工程应用中,可适用于其他跨径桥梁;在附加质量块占比相同的情况下,多个小质量快的模态挠度预测精度优于大质量块;仅利用单梁前两阶竖向模态即可获得较精确的模态挠度。 展开更多

关键词 桥梁结构 附加质量 柔度矩阵 振型质量归一 模态挠度

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损伤状态下预应力混凝土简支梁的模态挠度和模态刚度试验研究 被引量：1

6

作者 亓兴军 孙绪法 +1 位作者 周广利 王珊珊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第21期227-236,262,共11页

为快速检测评估不同损伤状态现役混凝土桥梁的承载能力,以某实际高速公路改扩建工程中拆除的16 m跨径预应力混凝土单片简支空心板梁为研究对象,将模态测试技术和静力加卸载试验相结合,探讨实测模态挠度和模态刚度在实际工程中评估现役... 为快速检测评估不同损伤状态现役混凝土桥梁的承载能力,以某实际高速公路改扩建工程中拆除的16 m跨径预应力混凝土单片简支空心板梁为研究对象,将模态测试技术和静力加卸载试验相结合,探讨实测模态挠度和模态刚度在实际工程中评估现役桥梁承载力的适用性和准确性。设计简支试验梁14个不同损伤程度的静载试验加卸载工况和环境激励模态测试工况,实测简支试验梁的静载挠度和各损伤程度梁体的试验模态参数,预测简支梁在逐级静力荷载下的模态挠度,对比分析不同损伤工况试验梁的荷载-位移曲线切线刚度和模态刚度。结果表明,开裂前试验梁的实测加卸载静挠度与荷载大致成线性关系,开裂后随着梁体损伤程度加重,荷载-位移曲线的线弹性阶段逐渐缩小,非线性阶段逐渐增大,表现出明显的刚度退化趋势。当试验梁处于开裂前较轻损伤状态和开裂后初始加载阶段的较大损伤状态时,实测前两阶振型预测的模态挠度与静载挠度的相对误差基本上不超过10%,模态刚度与静载试验荷载-位移曲线初始刚度的相对误差基本在10%以内,损伤程度低于较大损伤的试验梁模态刚度近似等于梁体的初始切线刚度。开裂前较轻损伤简支梁的模态刚度与设计弯矩切线刚度的相对误差均在10%以内,说明结构实测模态刚度能够比较准确地评价曾经承受4倍设计荷载而较大受损预应力混凝土简支梁的初始刚度状态,也能够准确评价曾经承受2倍设计荷载而较轻损伤未开裂简支梁桥的设计结构刚度。这对实测模态挠度和模态刚度的工程实际应用具有重要的参考指导意义,而且扩展了模态测试在桥梁健康状况技术评价中的应用范围。 展开更多

关键词 损伤状态 预应力混凝土简支梁 模态挠度 模态刚度 荷载-位移曲线切线刚度

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基于模态测试的梁桥横向联系损伤识别及传载能力评估

7

作者 梁金平 亓圣 +1 位作者 亓兴军 郭冬梅 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期1043-1051,共9页

梁桥横向联系的优劣关系到桥梁结构的整体稳定性和承载状况。为科学准确地识别梁桥横向联系的损伤位置,评估横向联系构件的传载能力,以实际工程中16 m跨径简支空心板梁桥为研究对象,提出基于主梁跨中模态振型横桥向变化率之比以及相邻... 梁桥横向联系的优劣关系到桥梁结构的整体稳定性和承载状况。为科学准确地识别梁桥横向联系的损伤位置,评估横向联系构件的传载能力,以实际工程中16 m跨径简支空心板梁桥为研究对象,提出基于主梁跨中模态振型横桥向变化率之比以及相邻主梁模态挠度差的横向联系损伤识别方法,通过有限元仿真分析,对损伤识别指标的有效性进行验证,并定义横向传载性能折减系数ζ,用于评估横向联系的传载能力。结果表明:利用一阶模态振型横桥向变化率之比的增大位置能够进行铰缝的损伤定位;根据相邻主梁之间的模态挠度差在铰缝处的突变现象,也能够准确识别铰缝损伤位置;ζ是评判桥梁横向联系最显著的指标,ζ越大,其横向传递荷载的能力越差,因此,基于模态测试得出的横向联系传载性能折减系数ζ可作为评估铰缝横向传载能力的可靠指标。研究结果可为工程中检测、评估简支梁桥的横向联系安全状况提供有益参考。 展开更多

关键词 梁桥 横向联系 评估指标 振型 模态挠度 损伤识别

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基于环境激励的连续梁桥挠度评定方法研究 被引量：12

8

作者 亓兴军 孙绪法 +2 位作者 赵越 李洪印 王珊珊 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2021年第4期73-79,共7页

为研究基于环境激励的在役连续梁桥承载能力评定方法的可行性,根据《公路桥梁荷载试验规程》设计桥梁静载试验方案,利用随机子空间法测量识别桥梁在环境激励下的模态参数,结合桥梁有限元模型提取集中质量矩阵,对桥梁实测模态振型进行质... 为研究基于环境激励的在役连续梁桥承载能力评定方法的可行性,根据《公路桥梁荷载试验规程》设计桥梁静载试验方案,利用随机子空间法测量识别桥梁在环境激励下的模态参数,结合桥梁有限元模型提取集中质量矩阵,对桥梁实测模态振型进行质量归一化,识别桥梁的实测位移柔度矩阵,预测桥梁在静力荷载作用下的实测模态挠度,最后结合规范对桥梁承载能力进行评定。以4跨连续梁桥为实例建立损伤桥梁有限元模型,基于有限元数值模拟环境激励,预测了该连续梁桥的柔度矩阵和试验荷载下的模态挠度,并与初始无损桥梁的理论设计挠度进行对比,计算了静载试验校验系数。结果表明:各测点挠度的最大相对误差不超过6%,基本满足工程精度要求,根据规范判断该损伤桥梁承载能力不满足设计要求;该方法能够准确评估既有桥梁的承载能力,基于环境激励的连续梁桥承载能力评定方法具有较强的有效性和可行性。 展开更多

关键词 静载试验 模态挠度 柔度矩阵 质量归一化振型 随机子空间法

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基于模态测试的装配式简支梁桥等效荷载试验方法研究 被引量：10

9

作者 亓兴军 孙绪法 +1 位作者 周广利 王珊珊 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2022年第4期61-69,共9页

以高速公路16 m跨径装配式简支空心板梁桥为研究对象,提出基于模态测试的装配式简支梁桥等效荷载试验方法。首先在装配式简支空心板梁桥面安装加速度传感器,采集环境激励下主梁竖向振动加速度时程数据,利用随机子空间法(SSI)识别该简支... 以高速公路16 m跨径装配式简支空心板梁桥为研究对象,提出基于模态测试的装配式简支梁桥等效荷载试验方法。首先在装配式简支空心板梁桥面安装加速度传感器,采集环境激励下主梁竖向振动加速度时程数据,利用随机子空间法(SSI)识别该简支空心板梁桥的实际频率和振型。利用桥梁施工图纸建立有限元模型并对实测振型质量归一化,识别得到桥梁的位移柔度矩阵。然后,设计桥梁静载试验加载方案,依据规范中静载试验加载效率要求确定由等效集中荷载组成的均匀荷载面等效试验荷载,预测该简支梁桥在等效试验荷载下的实际模态挠度,将有限元模型计算挠度与实测位移柔度矩阵预测的模态挠度进行比较,计算桥梁挠度校验系数,结合现行桥梁荷载试验规范评判桥梁刚度状况。验算结果表明:该装配式简支空心板梁桥满足设计承载要求;基于模态测试的等效荷载试验方法能够方便快捷地评估桥梁承载能力,只需测试桥梁的低阶模态即可获得简支梁桥较为准确的模态挠度;该方法无需长时间中断交通和大吨位加载车,具有经济方便、简单快捷的特点,在桥梁荷载试验评定的实际工程中具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 位移柔度矩阵 均匀荷载面 挠度校验系数 随机子空间法 模态挠度

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基于模态测试和等效荷载的装配式简支梁桥刚度快速评估 被引量：3

10

作者 亓兴军 亓圣 +1 位作者 孙绪法 王珊珊 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2023年第4期117-124,共8页

把不中断交通的模态测试方法和传统可靠的静力荷载试验方法相结合,提出了装配式简支梁桥刚度快速评估的等效荷载模态挠度测试方法;以装配式简支空心板桥梁为研究对象,建立无损伤和有损伤状态的有限元模型,提取冲击激励下主梁指定测点的... 把不中断交通的模态测试方法和传统可靠的静力荷载试验方法相结合,提出了装配式简支梁桥刚度快速评估的等效荷载模态挠度测试方法;以装配式简支空心板桥梁为研究对象,建立无损伤和有损伤状态的有限元模型,提取冲击激励下主梁指定测点的竖向加速度,识别桥梁结构的模态参数,预测主梁位移柔度矩阵;根据《公路桥梁荷载试验规程》设计静力荷载试验的等效荷载,确定等效荷载作用下有损伤桥梁跨中的实测模态挠度;根据有限元无损状态的理论挠度计算挠度校验系数,结合规范快速评估损伤桥梁的刚度状况,并通过对桥梁跨中模态挠度和理论挠度的偏差分析,探究了不同测点布置以及不同模态阶次对预测模态挠度的影响。结果表明:在冲击激励下,无论是采用跨中及四分之一跨共18个测点方案,还是仅跨中9个测点方案,都能够准确识别到桥梁前3阶模态参数且预测的模态挠度偏差均低于5%,满足工程精度的要求;采用前3阶模态参数与采用前4阶模态参数预测的跨中模态挠度相同,即简支梁第2个纵向竖弯振型对跨中模态挠度的预测没有贡献;从振动理论和测试方法上验证了基于模态测试和等效荷载可以实现简支梁刚度的快速评估,具有较好的实际工程应用价值。 展开更多

关键词 简支梁桥 刚度 快速评估 等效荷载 模态挠度

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基于频率变化率的结构刚度非均匀退化识别 被引量：15

11

作者 张家滨 唐催 +1 位作者 王磊 张建仁 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期486-493,共8页

针对不利环境作用、损伤等易造成结构局部损伤且刚度退化程度不均匀的问题,以受弯梁为研究对象,从构件动力特性入手,综合考虑损伤前后的模态挠度曲率和固有频率变化,提出了基于频率变化率的刚度非均匀退化识别方法。首先,在柔度矩阵的... 针对不利环境作用、损伤等易造成结构局部损伤且刚度退化程度不均匀的问题,以受弯梁为研究对象,从构件动力特性入手,综合考虑损伤前后的模态挠度曲率和固有频率变化,提出了基于频率变化率的刚度非均匀退化识别方法。首先,在柔度矩阵的基础上推导模态挠度曲率,通过损伤前后模态挠度曲率的改变量识别损伤位置参数,判定损伤区域;其次,对损伤区域进行节段划分,从欧拉-伯努利梁的动力方程出发建立损伤程度、损伤区域位置参数与固有频率之间的矩阵函数,实现直接利用频率值变化评估构件不同区域损伤程度。研究结果表明,该方法能很好地识别结构局部损伤位置和损伤程度,尤其是对于结构局部刚度不均匀退化的评估具有明显的优势。 展开更多

关键词 混凝土构件 局部刚度 固有频率 柔度矩阵 模态挠度曲率

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