基於動力回響的高速鐵路橋墩損傷評估方法研究

《基於動力回響的高速鐵路橋墩損傷評估方法研究》是依託北京交通大學，由戰家旺擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於動力回響的高速鐵路橋墩損傷評估方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：戰家旺
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

在既有判斷橋墩是否存在損傷的研究基礎上，研究架梁前懸臂橋墩和在役高速鐵路橋墩損傷定位和定量評估方法這一橋樑工程領域的前沿課題。避開不確定性的通行車輛橫向激勵，以衝擊荷載和正弦荷載等確定性荷載激勵橋墩，分析了架梁前橋墩縱橫向動力回響及在役橋墩橫橋向動力回響對墩身結構性損傷、構件連線弱化、基礎弱化和支座劣化等幾種形式病害的靈敏度，結合高速鐵路橋墩的結構特點確定測點和激勵點的最優布置，研究基於靈敏度分析的橋墩結構病害診斷理論。最終目標是通過理論分析、實驗室試驗和現場試驗建立一種高速鐵路橋墩損傷評估方法。項目具有國際合作的背景，有利用國內外大量橋樑試驗、檢測資料及在鐵道部項目支持下進行橋樑現場動力試驗的便利條件。項目的完成將對完善橋樑損傷識別的基礎理論做出貢獻，並為進一步的理論研究和工程套用奠定基礎。

結題摘要

本項目系統研究了基於動力回響的高速鐵路橋樑橋墩健康狀態定量評估和損傷識別方法，主要工作及結論如下： （1）以橋墩簡化分析模型為對象，分析了模態參數和縱向線剛度對橋墩基礎病害、墩身材料劣化以及橋墩結構性損傷等病害的靈敏度。 （2）提出了以橋墩橫向整體振動模態、橫向局部振動模態和順橋向局部振動模態不同組合為輸入，探測橋墩病害類型、病害位置和病害程度的系統識別最佳化計算方法，並通過理論分析和實驗室實驗進行了驗證。 （3）建立了基於自振頻率和縱向線剛度指標的橋樑下部結構整體健全度評估準則和針對基礎、墩身和支座的病害細部評估準則，提出了橋墩健康狀態定量評估程式。 （4）提出了基於衝擊回響靈敏度分析的高速鐵路橋墩損傷和支座病害探測方法。 （5）建立了基於模態參數的高速鐵路橋墩健康檔案資料庫。 （6）對三座鐵路橋樑和兩座普通鐵路橋樑進行了現場動力試驗，以不同模態為輸入，用系統識別最佳化計算方法識別了下部結構的物理參數，依據所提出的評估準則對下部結構的健康狀態進行了定量評估。典型病害橋樑現場挖驗結果和動力評估結果一致，從而證明了所提橋墩健康狀態定量評估方法的準確性和可靠性。