鋼筋混凝土受彎構(gòu)件動(dòng)力參數(shù)識(shí)別和損傷診斷研究.pdf

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

2、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的分級(jí)靜力加卸載性能進(jìn)行了細(xì)致測(cè)試，得到構(gòu)件隨荷載增加剛度下降的真實(shí)變化曲線，結(jié)合相關(guān)研究推測(cè)構(gòu)件彎曲剛度函數(shù)的主要特征，為理論研究和實(shí)際應(yīng)用提供基本事實(shí)依據(jù)。首先只要當(dāng)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(dòng)力測(cè)試數(shù)據(jù)識(shí)別結(jié)構(gòu)動(dòng)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(cè)試數(shù)據(jù)不符合時(shí)，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(jí)數(shù)推導(dǎo)出離散傅立葉變換(DFT)表達(dá)式，對(duì)DFT物理意義進(jìn)行了清晰完整的解釋，采用不同的DFT表達(dá)式計(jì)算信號(hào)頻譜時(shí)，只需相應(yīng)調(diào)整頻譜系數(shù)和頻域坐標(biāo)。在原理上澄清了頻譜的對(duì)稱性質(zhì)，盡管有效譜線數(shù)N/2這個(gè)籠統(tǒng)的數(shù)字一般不會(huì)遺漏關(guān)鍵譜線，但有可能影響到對(duì)其他相關(guān)問題的理解，比如在頻域計(jì)算過程中，會(huì)混淆數(shù)量關(guān)系;在討論DFT物理意義的基礎(chǔ)上進(jìn)一步討論了定頻的改進(jìn)方法:細(xì)化頻譜分析。同時(shí)由理論推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)了細(xì)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(hào)細(xì)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(yīng)用。
　　通過細(xì)化頻譜分析識(shí)別信號(hào)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(yīng)(FDR)中提取阻尼特性的新方法，本方法在對(duì)阻尼特性進(jìn)行提取之前不需要對(duì)阻尼模型進(jìn)行假設(shè)，提取FDR中各頻率諧波的振幅隨時(shí)間變化的時(shí)域序列，能夠更加真實(shí)的揭示系統(tǒng)的阻尼特性，該

5、方法主要對(duì)獨(dú)立頻率頻譜比較適用。對(duì)于密集頻率頻譜，參考離散反卷積方法得到的識(shí)別結(jié)果，設(shè)定諧波參數(shù)范圍和步長(zhǎng)，把這些參數(shù)循環(huán)代入指定理論信號(hào)表達(dá)式中，尋找能使理論信號(hào)與實(shí)驗(yàn)信號(hào)的頻域曲線最相近的參數(shù)組合確定為最優(yōu)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了只用結(jié)構(gòu)的響應(yīng)信號(hào)識(shí)別系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)的預(yù)想。
　　對(duì)鋼筋混凝土框架、普通鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁和組合梁進(jìn)行了動(dòng)力實(shí)驗(yàn)，依據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果，討論了不同測(cè)試條件對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，總結(jié)了動(dòng)力測(cè)試技術(shù)和結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能兩