基于無線傳感器的斜拉橋模型固有振動耦合分析.pdf

1、斜拉橋結構已經(jīng)成為當今日常交通基礎設施中不可缺少的橋梁形式,它不但具有跨度大、造型美觀等特點,而且還具有復雜的動力特性,而斜拉橋在環(huán)境作用下的安全問題往往又是由復雜的動力特性所決定的,而在國內外都出現(xiàn)過斜拉橋的倒塌事故,大多數(shù)都是因為結構構件之間的耦合作用所導致的。
　　目前大多數(shù)的研究都是集中在斜拉索、橋塔與橋面之間的關系,去分析斜拉橋結構的耦合情況,方法大多是應用有限元分析,數(shù)值分析及縮尺模型振動實驗,而很少研究自身結構的相關

2、構件對斜拉橋固有振動特性的影響,而基于無線傳感器的斜拉橋動力特性分析研究則更少。無線傳感器是一種新穎的監(jiān)測手段,本文不但通過有限元分析方法,而且利用了基于無線傳感器這一新穎測試手段的結構模態(tài)實驗方法,對斜拉橋模型相關構件對其固有振動特性及耦合現(xiàn)象的影響進行了系統(tǒng)地分析研究,這種借用先進的無線傳感器和模態(tài)分析技術來分析結構的動力特性,不但省時,操作簡單,經(jīng)濟,而且不需要大量的編程和計算,還能保持很高的精度,對實際工程的應用有一定的參考意義

3、。本文具體的研究工作及已取得的研究成果如下:
　　本文以實驗室斜拉橋模型為基礎,首先,根據(jù)三維有限元軟件模態(tài)分析功能對其固有振動耦合作用進行分析研究,通過調整該模型橋面配重、橋面剛度及邊界約束條件,分析了斜拉橋模型各階模態(tài)參數(shù)的變化情況,利用模態(tài)參數(shù)變化規(guī)律找出其耦合特性原因,研究發(fā)現(xiàn),通過調整斜拉橋模型相關構件的配重及剛度的方法,不但能確定該模型的耦合區(qū)域,而且得到了調整橋面配重大小,對減小斜拉橋模型該耦合現(xiàn)象是非常有效,并且還

4、不會帶來其低階模態(tài)下的耦合。其次,推導了基于加速度信號的IbrahimTimeDomain(ITD)模態(tài)識別算法,通過一個簡支梁有限元模型和在環(huán)境激勵下的基于有線傳感器的斜拉橋模型模態(tài)實驗,驗證了基于加速度信號的ITD法的識別精度相比于傳統(tǒng)基于位移信號的ITD方法有較大提高。最后,以本課題組自主研發(fā)的加速度傳感器及監(jiān)控平臺的應用為基礎,通過調整斜拉橋模型相關構件配重進行模態(tài)實驗,并結合經(jīng)改進的ITD方法,對該模型的固有振動特性及耦合作用