文档介绍：摘要
摘要
结构在使用过程中会因各种因素而产生性能的退化,特别是位于重要交通线
卜的桥梁结构,试图了解和评估结构的损伤状态,为其安全决策提供可靠依据,
是当前结构工程研究的热点问题,其过程即所谓的结构损伤识别
和结构健康监测。近年来,土
木,宇航和机械上程界的学者一直在寻找能适用于结构整体探伤评估的方法。其
基木思路是通过研究结构动力特征的改变来进行损伤的快速自动化全局性识别、
定位和量化评估。
木文在对基于振动的结构损伤诊断方法所涉及的主要理论方法进行全面探讨
的基础上,重点讨论了基于模型修正的损伤诊断法以及动力指纹法。在
深入了解小同方法的优缺点的基础上提出或改进了了种基于振动损伤识别方法,
并通过不同的综合算例进行了验证。
基于模型修正的结构损伤识别方法,理论严密综合诊断潜力大,但对于大型
结构存在自由度多,计算量过大等问题,显然对所有结构单元参数进行修正是不
可能的。解决这个问题可以选择那些对结构动力特征影响大的和具有较大误差的
参数和单兀,即采用有机结合多种损伤识别方法的综合体,以发挥多种方法的优
点来进行诊断。基于这一思想本文提出结构动力损伤诊断三步法流程,经算例证
明,是一条行之有效的途径。该方法针对土木工程结构损伤识别的要求,即进行
构件级或单元级诊断,建立了多阶段损伤识别的框架,该框架由损伤识别、损伤
定位的单元筛选和搜索、单几损伤反演组成的三阶段结构损伤诊断流程组成。具
体而,首先用测试动力特征和结构模型计算残余模态力,然后利用单元的筛选
和搜索准则选择出怀疑的损伤部位,最后利用不等约束优化算法对这些结构部分
进行反演,获得最终的损伤部位及损伤量。同时,鉴于实际工程中存在的测试噪
声十扰问题,本文进一步将该三步法方法与统计理论相结合,利用损伤识别特征
的统计检验增强二步法在较高噪声干扰下的强健性。本文提出的三步法的优点在
于只对受怀疑单儿进行搜索,计算量大大减少, 利用统计的方法使得整个流程
的抗噪声干扰能力大大增强。钢筋混凝土连续梁模拟算例和广东新会大跨度斜拉
桥崖门桥的实际算例分析表明本文提出的三步法识别流程具有损伤识别各阶段结
合紧密,计算量小,识别准确和抗噪性强等优点,适于在结构健康监测中应用。
对于实际工程中频率测试方便和精度较高的特点,本文剖析了频率用于结构
损伤识别的机理并改进了基于频率的整体损伤识别方法。该改进方法简化
了计算, 阵计算一次即可保留作为结构固有信息,提供给以后结构损伤的识别
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使少。分析结果表明仅利用频率仍然可以执行有一定精度的和意义的结构损伤识
别,且资源消耗最少。
损伤指纹法计算简单,概念清楚,实用性强便于工程应用。本文将结构柔度
差识别方法“能量法的损伤确定准则相结合组成新的识别流程。通过对钢筋混凝
土简支形梁桥的主梁损伤的诊断分析,表明新流程简单易行,切合钢筋混凝士
简支形梁桥的工程实际,适用于钢筋混凝土简支形梁桥主梁的损伤监测与识
别。另一方面该方法对于单一的损伤及损伤程度相近的多点损伤识别效果较为可
靠,对于损伤程度差异较人的多点损伤情况,偏向仅能识别出较大的损伤。同时,
考虑到在实际工程中存在测试噪声和不确定性因素的干扰,定性和定量分析这些
不利因素对结构损伤影响,对结构动力诊断具有重要意义。文中,钢筋混凝上简
支形梁桥算例使用新的识别流程结合方法量化了测试噪声十扰对
损伤识别的影响。
关键词桥梁结构损伤识别健康监测诊断方法动力特征
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华南理工大学
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作者签名嘟吹
日期年月日
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第一章绪论
第一章绪论
研究背景及意义
人类文明的进步和社会经济的发展,促进了人们对交通需求的增长,越来越
多的大跨度桥梁得到了修建。但是