震后橋梁結構的時域損傷識別.pdf

1、地震是一種突如其來的具有很大破壞性和毀滅性的自然災害,它不光會給人民的生命財產(chǎn)帶來損失,也會對房屋、橋梁和道路等建筑物造成損壞。橋梁結構作為交通工程的樞紐,平時是承擔繁忙運輸任務的通道,震后亦有可能成為運送救援物資和人員的重要關口,而且橋梁震后的評估與修復也非常重要。因此,建立健康監(jiān)測系統(tǒng),對橋梁結構震后的健康狀態(tài)進行監(jiān)測就顯得很有意義。
　　 作為健康監(jiān)測系統(tǒng)和在役工程結構檢測共同的核心技術,損傷識別成為近年來的研究熱點。其主

2、要任務就是通過實際測量的數(shù)據(jù),對橋梁結構是否有損傷、損傷種類、損傷位置、損傷程度等做出準確合理的判斷。損傷識別的結果可以為結構局部損傷探測提供大致的位置,也可以在損傷超過規(guī)范值時提出預警,還可以為結構可靠性評估提供依據(jù)。因此,結構損傷識別理論與方法是決定健康監(jiān)測系統(tǒng)成敗的關鍵所在,具有重要的研究意義。
　　 ARMA模型法(Auto-Regressive and Moving Average Model)是一種分析時間序列的重要

3、方法,由自回歸模型(簡稱AR模型)與滑動平均模型(簡稱MA模型)為基礎“混合”構成。本文采用ARMA模型法作為損傷識別方法,利用其在時域分析特別是在短期預測中精度較高的優(yōu)勢,以加速度時程數(shù)據(jù)作為損傷指標,以此為基礎來構建損傷敏感因子DSF,進行震后橋梁結構的損傷識別。對一大跨度連續(xù)剛構橋進行受震數(shù)值試驗,應用本文的方法對其進行損傷識別。研究結果表明,本文所采用的方法可以在無環(huán)境噪聲的情況下較準確地識別出結構是否損傷、損傷位置,并初步判斷

4、損傷程度。研究工作包括以下幾方面內容:
　　 1、簡要介紹了橋梁結構損傷識別的研究意義和發(fā)展概況,歸納分析了現(xiàn)階段橋梁結構損傷識別中所存在的問題與難點；
　　 2、簡要地歸納分析了橋梁結構的地震易損性部位,為數(shù)據(jù)采集點的布置提供指導;
　　 3、系統(tǒng)地介紹了基于動力指紋和時域分析的損傷識別基本理論和ARMA模型法的數(shù)學特性和建模過程；
　　 4、以大跨度混凝土連續(xù)剛構橋--九架棚大橋作為研究對象,進行受震

5、數(shù)值試驗,對本文提出的震后橋梁結構的損傷識別算法進行驗證。采用大型有限元分析軟件ANSYS建立九架棚大橋的有限元模型并進行地震波加載,對結構進行動力分析,獲取結構在地震動激勵下相關節(jié)點的加速度時程。通過MATLAB程序建立ARMA模型,采用模型的自回歸系數(shù)φ構造損傷敏感因子DSF。通過比較損傷前后DSF值的變化,對結構是否損傷、損傷位置和損傷程度進行識別,并對識別結果進行分析。
　　 最后,對本文主要工作和研究成果進行總結,并指