大型斜拉橋基于健康監(jiān)測的模型修正、損傷診斷與預(yù)警方法.pdf

1、本文針對大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中所涉及到的幾項關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題進行了系統(tǒng)研究，包括：振動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)、模態(tài)參數(shù)識別與頻率的溫度影響分析、有限元建模與模型修正、損傷識別與診斷以及極端事故預(yù)警。主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，總結(jié)了橋梁振動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)過程中的實踐經(jīng)驗，并針對具體技術(shù)問題給出了解決方案和指導(dǎo)性建議。
　　其次，提出了綜合利用多個短時無車時段中的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進行模態(tài)參數(shù)識別的時頻分析方法，該方法利用小波分析

2、進行頻帶提取，并直接在時域中識別模態(tài)參數(shù)。它在一定程度上解決了自由交通荷載下的橋梁模態(tài)參數(shù)識別問題。不過利用這一方法識別出的斜拉橋模態(tài)參數(shù)仍包含溫度影響成分，因此本文結(jié)合實測數(shù)據(jù)并利用有限元模型，研究了溫度對濱州斜拉橋?qū)崪y頻率的影響規(guī)律和內(nèi)在影響機理，并以此為依據(jù)給出了動態(tài)匹配建模法，該方法能去除溫度與頻率的線性相關(guān)成分。
　　第三，考慮到建立基準有限元模型是斜拉橋結(jié)構(gòu)動力分析、損傷識別、安全評定及預(yù)警的不可或缺的前提和基礎(chǔ)，本文

3、模擬了濱州斜拉橋的懸臂施工和調(diào)索過程對其進行有限元參數(shù)化建模，并基于實測索力和頻率修正了模型的質(zhì)量參數(shù)和剛度參數(shù)。在此過程中給出了模型索力調(diào)節(jié)算法和提高模型修正計算效率的實用方法。
　　第四，本文以修正后的有限元模型為基礎(chǔ)，考慮到噪聲干擾的隨機性和損傷特征的穩(wěn)定性，提出了斜拉橋橋面損傷定位的三點直線擬合曲率法，該方法具有一定的抗噪聲能力，其基本思想如下：利用結(jié)構(gòu)損傷前后多次識別得出的模態(tài)振型求得多條曲率差曲線，將這些曲率差曲線中穩(wěn)

4、定為正的位置認定為損傷位置，將時正時負的位置認定為無損傷位置。對上述思想進行拓展，本文進一步提出了基于癥狀匹配的斜拉橋損傷經(jīng)驗診斷系統(tǒng)框架。這個框架以損傷癥狀數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，以癥狀匹配機制為核心。在此框架的指導(dǎo)下，本文利用有限元分析建立了濱州斜拉橋的損傷癥狀數(shù)據(jù)庫，給出了癥狀匹配的通用算法框架，并在此基礎(chǔ)上給出了斜拉索損傷診斷的具體算法。由于該診斷系統(tǒng)并非基于嚴密的邏輯推理，而是基于部分信息的經(jīng)驗判斷，因此其對測試精度不足和測試信息不完備