钢筋混凝土拱肋破坏模态研究：加载试验与分析

"钢筋混凝土拱肋破坏过程中的模态变化 (2012年) - 蒋友宝, 刘扬, 张建仁 - 中南大学学报(自然科学版), 第43卷第1期" 这篇论文主要探讨了钢筋混凝土拱肋在破坏过程中的模态变化规律，通过对一服役28年的旧桥中的两根钢筋混凝土拱肋进行加载实验，结合理论分析来研究这一主题。实验结果揭示了结构模态频率在荷载初期可能增加的现象，并解释了这一现象的原因。 首先，作者们通过一致损伤模式和复合损伤模式的划分，分析了结构损伤对模态频率的影响。一致损伤模式指的是整个结构受到均匀的损伤，而复合损伤模式则考虑了局部区域的非均匀损伤。在荷载初期，由于局部应力集中或微小裂缝的形成，可能导致结构的有效刚度增加，从而使得模态频率有所上升。 其次，论文特别关注了塑性铰在拱肋模态频率变化中的作用。塑性铰是结构塑性变形集中的部位，其形成和位置会显著影响结构的动态特性。研究发现，塑性铰的位置会对拱肋的模态频率产生显著影响，特别是在结构进入塑性阶段后，模态频率可能会出现明显的下降。 此外，研究人员采用曲线拟合方法，建立了拱肋破坏过程中一阶模态频率与所受荷载之间的函数关系。通过数据分析，他们发现这个函数关系近似为二次函数。这意味着在荷载逐渐增大时，模态频率的变化并非线性，而是有一个峰值，这为评估钢筋混凝土拱肋的承载能力极限提供了依据。这种关系对于预测结构的破坏状态和安全评估具有重要意义。 这篇论文深入研究了钢筋混凝土拱肋在荷载作用下的动态响应，特别是模态参数的变化，为结构健康监测、损伤检测和结构耐久性评估提供了理论支持和实践指导。通过对实验数据的分析，提出了预测拱肋极限荷载的新方法，这对于桥梁工程领域具有很高的实用价值。