現(xiàn)代戰(zhàn)爭表明，戰(zhàn)時大型橋梁是敵方首選的攻擊目標(biāo)，而橋梁結(jié)構(gòu)受損會直接影響其使用壽命和安全.本課題主要研究戰(zhàn)時大型橋梁在高速沖擊及爆炸荷載作用下的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的數(shù)值仿真分析方法，研究結(jié)構(gòu)損傷位置、損傷程度及耐久性的評估理論和方法，為大型橋梁的設(shè)計與戰(zhàn)時防護提供理論依據(jù)并積累前期研究成果。主要研究內(nèi)容包括：①鋼筋混凝土材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的本構(gòu)關(guān)系和破壞準(zhǔn)則；②沖擊與爆炸荷載數(shù)值模擬；③大型橋梁結(jié)構(gòu)在沖擊與爆炸荷載作用下的動態(tài)響應(yīng)計算分析方法；④輸入不可測的結(jié)構(gòu)模態(tài)分析方法（例如EMA和OMA方法）；⑤基于動力特性的結(jié)構(gòu)損傷識別和評估理論研究。本課題為前期探索性研究，對輕微損傷和中等損傷情況下橋梁戰(zhàn)時搶修具有重大的工程應(yīng)用價值,在軍事、經(jīng)濟等方面均有十分重要的意義.

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中大型橋梁是敵方首選的攻擊目標(biāo)，而橋梁受損直接影響其使用壽命和安全。本項目從沖擊動力學(xué)和非線性振動力學(xué)出發(fā)，針對橋梁在沖擊爆炸荷載作用下結(jié)構(gòu)的復(fù)雜動力響應(yīng)以及結(jié)構(gòu)損傷等直接影響橋梁結(jié)構(gòu)安全的問題開展基礎(chǔ)性研究，為大型橋梁的設(shè)計和戰(zhàn)時防護提供理論依據(jù)。主要內(nèi)容包括：①混凝土材料在復(fù)雜應(yīng)力作用下的動態(tài)本構(gòu)關(guān)系的實驗研究；②混凝土結(jié)構(gòu)的屈曲及沖擊破壞機理研究；③沖擊爆炸荷載的力學(xué)模型及橋梁結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)分析的數(shù)值模擬；④基于振動響應(yīng)的橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)研究。取得的主要成果是：實驗研究了混凝土的應(yīng)變率效應(yīng)和損傷軟化效應(yīng)，提出了混凝土的損傷型粘彈性動態(tài)本構(gòu)關(guān)系的修正方程，探究混凝土材料的力學(xué)性能表征與結(jié)構(gòu)服役性能的相互關(guān)系和演變規(guī)律；研制了結(jié)構(gòu)沖擊動力特性試驗和結(jié)構(gòu)動態(tài)曲屈試驗的試驗裝置，實驗研究混凝土材料和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷類型和機理；基于沖擊動力學(xué)理論，考慮混凝土結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，建立了沖擊荷載力學(xué)模型和沖擊荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)數(shù)學(xué)表達(dá)式；初次在低速風(fēng)洞中設(shè)計了并完成了氣動彈性試驗，再現(xiàn)了帶立方型非線性彈性支承的二維板結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)非線性和幾何非線性的極限環(huán)顫振現(xiàn)象，獲得了壁板模型極限環(huán)顫振的風(fēng)速區(qū)間。 2100433B

本項目針對爆炸沖擊荷載造成的結(jié)構(gòu)局部損傷與破壞將顯著降低鋼結(jié)構(gòu)抗火性能的現(xiàn)象，擬采取理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，系統(tǒng)開展爆炸與其次生災(zāi)害-火災(zāi)聯(lián)合作用下鋼結(jié)構(gòu)的損傷破壞與連續(xù)倒塌分析研究，以鋼梁、鋼柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件和典型鋼結(jié)構(gòu)為研究對象，通過研究爆炸與火災(zāi)作用下鋼結(jié)構(gòu)損傷破壞的相關(guān)性，建立爆炸與火災(zāi)聯(lián)合作用下鋼梁、鋼柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷破壞分析方法；通過研究爆炸后火災(zāi)作用下鋼梁、鋼柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷破壞規(guī)律，建立爆炸與火災(zāi)聯(lián)合作用下鋼梁、鋼柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷程度評估方法；通過研究爆炸后火災(zāi)作用下溫度環(huán)境的時空變化規(guī)律，建立爆炸與火災(zāi)聯(lián)合作用下鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌分析與倒塌時間預(yù)測方法。為日益廣泛應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計提供可靠的理論依據(jù)和分析手段，因而具有重要的理論意義和工程價值。

內(nèi)容簡介

《智能橋梁健康監(jiān)測與損傷評估》系統(tǒng)論述了西南交通大學(xué)智能化橋梁團隊在橋梁結(jié)構(gòu)智能化方面所取得的階段性成果，內(nèi)容包括：智能橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)損傷識別、狀態(tài)評估及軟件系統(tǒng)。

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目前工程設(shè)計有意地設(shè)計結(jié)構(gòu)在極端荷載（地震，船撞等）作用下進入可控的塑性狀態(tài)，通過塑性構(gòu)件（如塑性鉸）或耗能構(gòu)件（如阻尼器等）的減震效能作用來保證結(jié)構(gòu)的安全性。項目研究基于自適應(yīng)最小誤差法的損傷識別理論；研究靜力凝聚方法與該方法的結(jié)合以縮減復(fù)雜結(jié)構(gòu)中不易測量的自由度；對彈塑性抗震設(shè)計橋梁在極端荷載作用下的塑性損傷性能進行參數(shù)識別；討論不同特性彈塑性模型的識別精度和適用性；并通過模型試驗，驗證方法的可行性。目前頻域和時域范圍的結(jié)構(gòu)參數(shù)識別方法更多著眼于彈性構(gòu)件的損傷(如剛度損失)，而對認(rèn)為設(shè)計的彈塑性構(gòu)件的損傷識別方法研究不夠。研究提出的基于自適應(yīng)最小二乘法的識別方法理論上能夠兼顧全局及局部優(yōu)化條件，試驗和工程上能識別結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的性能參數(shù)變化，且適用于給定非線性本構(gòu)模型。當(dāng)極端荷載發(fā)生時，通過監(jiān)測到的結(jié)構(gòu)響應(yīng)及時識別結(jié)構(gòu)損傷以及所設(shè)計的塑性構(gòu)件和耗能構(gòu)件的特性，對把握結(jié)構(gòu)的性能、確認(rèn)其可靠性、決定災(zāi)后恢復(fù)與加固方案，故該方法的發(fā)展具有重要的理論和工程實踐意義。研究成果可廣泛應(yīng)用于橋梁等復(fù)雜結(jié)構(gòu)在地震等突發(fā)荷載作用后的損傷評估，尤其適用于快速評估。 2100433B