鋼筋混凝土受彎構(gòu)件動力參數(shù)識別和損傷診斷研究.pdf

1、提出本研究的意圖是系統(tǒng)的動力性能研究及其應用，該研究可以概括為系統(tǒng)仿真和系統(tǒng)動力測試兩部分，前者主要是理論研究，比如系統(tǒng)的動力模型、運動方程和解答，后者主要圍繞實驗展開，比如結(jié)構(gòu)動力測試技術(shù)，系統(tǒng)參數(shù)識別方法。文章結(jié)合這兩方面的問題展開，并著重在信號處理原理，參數(shù)識別方法上進行了深入探討，對鋼筋混凝土受彎構(gòu)件進行了動力測試，依據(jù)測試數(shù)據(jù)識別得到結(jié)構(gòu)的動力參數(shù)，總結(jié)測試技術(shù)和結(jié)構(gòu)動力性能兩方面的規(guī)律。研究的主要工作簡述如下:
　　對

2、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的分級靜力加卸載性能進行了細致測試，得到構(gòu)件隨荷載增加剛度下降的真實變化曲線，結(jié)合相關(guān)研究推測構(gòu)件彎曲剛度函數(shù)的主要特征，為理論研究和實際應用提供基本事實依據(jù)。首先只要當前荷載不大于結(jié)構(gòu)經(jīng)歷過的最大荷載，受彎構(gòu)件的荷載-撓度關(guān)系基本符合線性特征，依據(jù)動力測試數(shù)據(jù)識別結(jié)構(gòu)動力參數(shù)，一般構(gòu)件在荷載-撓度曲線上的非線性都比較弱，假設(shè)的結(jié)構(gòu)模型與測試數(shù)據(jù)不符合時，多考慮其以外的其他因素，其次構(gòu)件開裂截面上剛度下降所影響的區(qū)域也

3、往往較小。
　　從傅立葉級數(shù)推導出離散傅立葉變換(DFT)表達式，對DFT物理意義進行了清晰完整的解釋，采用不同的DFT表達式計算信號頻譜時，只需相應調(diào)整頻譜系數(shù)和頻域坐標。在原理上澄清了頻譜的對稱性質(zhì)，盡管有效譜線數(shù)N/2這個籠統(tǒng)的數(shù)字一般不會遺漏關(guān)鍵譜線，但有可能影響到對其他相關(guān)問題的理解，比如在頻域計算過程中，會混淆數(shù)量關(guān)系;在討論DFT物理意義的基礎(chǔ)上進一步討論了定頻的改進方法:細化頻譜分析。同時由理論推導發(fā)現(xiàn)了細化頻譜與

4、連續(xù)矩形窗頻譜有極大相似之處，以連續(xù)矩形窗頻譜曲線為樣板，提出了一般保守信號細化頻譜的量化特征，并在解決密集頻率頻譜的判定和分離的問題中得到應用。
　　通過細化頻譜分析識別信號的頻率和初相位，利用DFT的重要性質(zhì):離散卷積和反卷積原理。提出一種從自由衰減響應(FDR)中提取阻尼特性的新方法，本方法在對阻尼特性進行提取之前不需要對阻尼模型進行假設(shè)，提取FDR中各頻率諧波的振幅隨時間變化的時域序列，能夠更加真實的揭示系統(tǒng)的阻尼特性，該

5、方法主要對獨立頻率頻譜比較適用。對于密集頻率頻譜，參考離散反卷積方法得到的識別結(jié)果，設(shè)定諧波參數(shù)范圍和步長，把這些參數(shù)循環(huán)代入指定理論信號表達式中，尋找能使理論信號與實驗信號的頻域曲線最相近的參數(shù)組合確定為最優(yōu)結(jié)果，實現(xiàn)了只用結(jié)構(gòu)的響應信號識別系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)的預想。
　　對鋼筋混凝土框架、普通鋼筋混凝土簡支梁和組合梁進行了動力實驗，依據(jù)對實驗測試數(shù)據(jù)的計算結(jié)果，討論了不同測試條件對測試結(jié)果的影響，總結(jié)了動力測試技術(shù)和結(jié)構(gòu)的動力性能兩