鋼管混凝土模型橋的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析及損傷識(shí)別算法研究.pdf

1、鋼管混凝土拱橋在服役中,由于種種原因可能會(huì)發(fā)生裂縫、老化或銹蝕等,從而埋下事故隱患。為了確保生命財(cái)產(chǎn)安全,研究鋼管混凝土拱橋的振動(dòng)特性(頻率、振型等),快速有效的識(shí)別出結(jié)構(gòu)可能發(fā)生損傷的部位,及時(shí)掌握結(jié)構(gòu)的健康狀況,是當(dāng)前健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。
　　由于結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和其物理參數(shù)直接相關(guān),結(jié)構(gòu)的損傷將引起相應(yīng)動(dòng)特性的改變。因此,如果能夠建立結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性與其損傷之間的映射關(guān)系,則可以利用結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)試信息來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的判別。

2、
　　本文首先對(duì)模態(tài)參數(shù)識(shí)別技術(shù)的特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法(ERA)和自然激勵(lì)技術(shù)(NExT)做了簡(jiǎn)單的介紹,然后針對(duì)汕頭市光華橋的試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了振動(dòng)測(cè)試,獲得橋面板和拱肋的振動(dòng)響應(yīng),利用NExT和ERA進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別,并與有限元分析結(jié)果進(jìn)行比較,分析了誤差可能產(chǎn)生的原因,對(duì)模型需要修正地參數(shù)給出了一些建議。
　　本文重點(diǎn)研究了結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別算法,提出了一種新的基于信號(hào)處理技術(shù)的損傷識(shí)別方法-傳動(dòng)函數(shù)損傷識(shí)別法。與以往文獻(xiàn)中提到的

3、許多損傷識(shí)別方法不同,傳動(dòng)函數(shù)損傷識(shí)別法不依賴于結(jié)構(gòu)的有限元模型,不需要測(cè)量輸入激勵(lì),算法簡(jiǎn)單,避免了大量計(jì)算帶來(lái)的誤差,而且可以用于在線健康監(jiān)測(cè),能較好的解決目前損傷識(shí)別領(lǐng)域面臨的一些問題。根據(jù)不同的數(shù)據(jù)處理方法,提出了傳動(dòng)函數(shù)差值法(ADTF)、曲率傳動(dòng)函數(shù)法(CDTF)兩種集中處理的識(shí)別算法。在上述兩中損傷識(shí)別算法的基礎(chǔ)上,考慮智能傳感器的特點(diǎn),結(jié)合分級(jí)算法理論,進(jìn)一步提出了基于分級(jí)的損傷識(shí)別算法—分布式傳動(dòng)函數(shù)法(DCSADTF

4、、DCSCDTF)和分布式傳動(dòng)函數(shù)綜合法(DCSCOMBINED),最后通過兩個(gè)算例(一個(gè)平面桁架的數(shù)值模擬和一個(gè)三維桁架實(shí)驗(yàn))對(duì)上述算法在集中處理和分布式中的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證,并探討了上述算法運(yùn)用于智能傳感網(wǎng)絡(luò)的可行性。
　　最后,在ANSYS中做了鋼管混凝土模型橋在隨機(jī)白噪音下的動(dòng)態(tài)仿真,并把仿真數(shù)據(jù)應(yīng)用于前面提出的損傷識(shí)別算法中,檢驗(yàn)這些方法應(yīng)用于鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)的識(shí)別效果,分析了上述幾種方法的優(yōu)點(diǎn)和不足,以及需要進(jìn)一步發(fā)