零初值加速度積分方法及應(yīng)用.pdf

1、近年來，由地震、臺(tái)風(fēng)、洪水等自然災(zāi)害引起的建筑結(jié)構(gòu)損壞與倒塌給人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大損失。因此，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)成為了土木工程學(xué)科的重要研究領(lǐng)域。準(zhǔn)確地識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷發(fā)生的位置及損壞程度有利于及時(shí)修復(fù)或采取其他措施以避免次生災(zāi)害的發(fā)生。同時(shí)，準(zhǔn)確獲得結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)的動(dòng)力響應(yīng)有助于了解災(zāi)害發(fā)生時(shí)的結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)，為以后的建筑結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。本文針對(duì)時(shí)域范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別進(jìn)行研究，主要包含以下幾個(gè)方面:
　　(1)在時(shí)域范圍內(nèi)進(jìn)

2、行結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別首先要獲得相對(duì)準(zhǔn)確的速度與位移信號(hào)。本文第一部分提出一種新的加速度積分速度和位移的方法，該方法利用結(jié)構(gòu)的振動(dòng)規(guī)律，在穩(wěn)態(tài)振動(dòng)階段尋找速度和位移的零點(diǎn)，并以此作為初值進(jìn)行積分，最后利用趨勢(shì)項(xiàng)處理去除零點(diǎn)確定誤差產(chǎn)生的漂移。本文數(shù)值模擬了單自由度體系和多自由度體系在簡諧振動(dòng)和地震動(dòng)作用下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)，并比較了計(jì)算值與準(zhǔn)確值的最大相對(duì)誤差;最后，將該方法應(yīng)用于7條具有代表性的真實(shí)地震動(dòng)記錄，與給出的地面速度和位移進(jìn)行比較，誤差

3、分析結(jié)果表明該方法具有較高的計(jì)算精度和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　(2)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的微小誤差在計(jì)算參數(shù)時(shí)將被放大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別結(jié)果嚴(yán)重偏離真實(shí)值，因此需要修正方法對(duì)誤差進(jìn)行控制。本文先后采用了最小二乘法、擴(kuò)展卡爾曼濾波和經(jīng)典卡爾曼濾波對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，比較了三種方法的抗噪能力和精度。同時(shí)驗(yàn)證哪種方法可以更好地匹配零初值積分方法。
　　(3)針對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的“階梯式”折減和線性折減提出基于濾波信息的判斷和解決方法，改善經(jīng)典卡爾曼