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正文:
混凝土表層結(jié)構(gòu)特征鋼筋截面分析
顯微鏡
特性
判別結(jié)構(gòu)特性是損傷診斷的直接目的,在實(shí)際工程中橋梁的特
性有以下特點(diǎn):
(1)損傷多樣性。實(shí)際運(yùn)營(yíng)中橋梁的損傷可以分為三類(lèi):①剛
度降低。常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、混凝土壓潰、剪斷、構(gòu)件變形等都會(huì)引
起剛度降低。②質(zhì)量改變;炷帘韺映蓧K脫落、鋼筋銹蝕、地震
中防震擋塊損壞等使橋梁的質(zhì)量發(fā)生改變。③邊界條件的改變。支
座位移、錨固螺栓拔出、剪斷、活動(dòng)支座脫落、伸縮縫阻塞等會(huì)引
起邊界條件的改變,進(jìn)而改變結(jié)構(gòu)的阻尼特性。
(2)損傷狀態(tài)與荷載的相關(guān)性。這一點(diǎn)與上述荷載影響結(jié)構(gòu)損
傷狀態(tài)的特點(diǎn)相似,只是從不同角度對(duì)同一問(wèn)題進(jìn)行闡述。橋梁所
承受的動(dòng)力荷載值大,使得結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài)中存在著與列車(chē)荷載相
關(guān)的損傷,該相關(guān)性主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:①損傷類(lèi)型與荷載種類(lèi)
相關(guān)。不同荷載對(duì)應(yīng)不同的損傷類(lèi)型。②損傷有無(wú)發(fā)生與荷載值以
及位置相關(guān)。當(dāng)有較大荷載作用在易損部位時(shí),該部位出現(xiàn)損傷,
而當(dāng)荷載值較小,或荷載作用在結(jié)構(gòu)其他部位時(shí),該部位可能處于
完好狀態(tài)。③損傷程度與荷載值有關(guān)。結(jié)構(gòu)損傷程度會(huì)隨著荷載值
得增大而增大。
(3)振動(dòng)分析模型復(fù)雜。在理論分析時(shí),為了盡可能準(zhǔn)確地反
映結(jié)構(gòu)的振動(dòng)性能,應(yīng)考慮荷載的隨機(jī)性、模型的精確性以及求解
的有效性,這會(huì)使得分析模型變得非常復(fù)雜。例如,對(duì)于車(chē)橋動(dòng)力
系統(tǒng),其復(fù)雜性體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:①軌道不平順、蛇行運(yùn)動(dòng)等
隨機(jī)過(guò)程的實(shí)際數(shù)據(jù)很難準(zhǔn)確
測(cè)量,在理論分析時(shí),只能通過(guò)使所
采用數(shù)據(jù)的頻譜特性與實(shí)際的相接近,來(lái)模擬實(shí)際的列車(chē)荷載。②
車(chē)輛模型和橋梁模型耦合在一起,通常車(chē)輛模型和橋梁模型分別是
一個(gè)多自由度的復(fù)雜有限元模型,而再通過(guò)假定的輪軌關(guān)系將二者
聯(lián)系起來(lái),對(duì)這個(gè)耦合系統(tǒng)進(jìn)行求解會(huì)變得非常復(fù)雜。③車(chē)橋系統(tǒng)
動(dòng)力方程組是一個(gè)時(shí)變系數(shù)的微分方程組,由于各輪對(duì)的位置在隨
時(shí)間發(fā)生變化,車(chē)橋系統(tǒng)振動(dòng)問(wèn)題是一個(gè)動(dòng)力瞬態(tài)分析問(wèn)題,在每
一個(gè)計(jì)算時(shí)刻,車(chē)輛和橋梁的振動(dòng)都應(yīng)根據(jù)力的平衡及變形協(xié)調(diào)條
件,重新對(duì)車(chē)橋耦合方程組進(jìn)行計(jì)算,因此動(dòng)力方程組的求解是復(fù)
雜的。
(4)模型參數(shù)有誤差。實(shí)際工程中的橋梁隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間增長(zhǎng),
其混凝土材料會(huì)出現(xiàn)收縮徐變、老化等現(xiàn)象,造成混凝土彈性模量
和強(qiáng)度等模型參數(shù)的改變;而溫度的變化也會(huì)引起鋼材的彈性模量
和強(qiáng)度降低。這些參數(shù)的變化可能會(huì)直接影響識(shí)別結(jié)果,因此為了
實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的合理判別,需對(duì)結(jié)構(gòu)行為進(jìn)行深入研究,同時(shí)盡量
減小模型參數(shù)誤差,或減小這些誤差對(duì)識(shí)別結(jié)果的影響。
綜上所述,橋梁結(jié)構(gòu)損傷診斷就是在無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量的荷載作用
情況下,使用不完備的又受噪聲影響的結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息,識(shí)別受外部
荷載影響較大的結(jié)構(gòu)特性,是一個(gè)具有較高難度的復(fù)雜系統(tǒng)識(shí)別問(wèn)
題。
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