環(huán)境激勵(lì)下橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)分析與損傷識(shí)別研究.pdf

1、近年來(lái),橋梁倒塌的事故越來(lái)越多,且有上升趨勢(shì)。如何加強(qiáng)橋梁健康狀況的監(jiān)測(cè)和評(píng)估,實(shí)施全壽命周期的主動(dòng)養(yǎng)護(hù)管理,受到橋梁工作者與全社會(huì)的廣泛關(guān)注。橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中,有限測(cè)點(diǎn)下的傳感器優(yōu)化布置是基礎(chǔ),環(huán)境激勵(lì)下的模態(tài)參數(shù)識(shí)別是核心,損傷識(shí)別方法是關(guān)鍵。本文采用理論分析、數(shù)值試驗(yàn)、軟件開(kāi)發(fā)和實(shí)橋應(yīng)用驗(yàn)證的方法,圍繞傳感器優(yōu)化布置、模態(tài)參數(shù)識(shí)別及損傷識(shí)別3個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　以現(xiàn)有傳感器優(yōu)化布置方法的研究成果為基

2、礎(chǔ),研究橋梁結(jié)構(gòu)基于模態(tài)可識(shí)別的傳感器優(yōu)化布置問(wèn)題,提出了一種新的傳感器優(yōu)化布置方法—QR-MAC混合算法,并基于MATLAB平臺(tái)開(kāi)發(fā)了計(jì)算程序。結(jié)合一座連續(xù)剛構(gòu)橋的傳感器優(yōu)化布置問(wèn)題,對(duì)QR-MAC混合算法、有效獨(dú)立法(EI法)和EI及MAC混合算法進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　根據(jù)自然激勵(lì)技術(shù)(NExT)與特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法(ERA)的基本原理,針對(duì)NExT-ERA聯(lián)合算法中系統(tǒng)階次判定不夠準(zhǔn)確的問(wèn)題,采用穩(wěn)定圖結(jié)合奇異值的判定方法提高

3、系統(tǒng)階次的判斷準(zhǔn)確度,并編制程序。通過(guò)數(shù)值試驗(yàn)驗(yàn)證了程序的正確性及噪聲魯棒性,同時(shí)以一座三跨連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)楸尘?對(duì)比了采用穩(wěn)定圖結(jié)合奇異值進(jìn)行階次判定的NExT-ERA聯(lián)合算法與隨機(jī)子空間算法的模態(tài)參數(shù)識(shí)別效果。
　　將NExT-ERA模態(tài)參數(shù)識(shí)別算法與基于等效柔度矩陣的損傷定位向量法結(jié)合,編寫(xiě)環(huán)境激勵(lì)下橋梁損傷定位向量法的計(jì)算程序,首次將基于等效柔度矩陣的損傷定位向量法成功應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)損傷定位。通過(guò)數(shù)值試驗(yàn),對(duì)基于等效柔度矩陣的

4、損傷定位向量法在不同損傷位置、不同損傷模式和不同噪聲水平下的損傷識(shí)別效果進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)一座鋼桁架橋梁的實(shí)橋測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了基于等效柔度矩陣的損傷定位向量法的損傷識(shí)別結(jié)果的可靠性。
　　為改進(jìn)基于等效柔度矩陣的損傷定位向量法僅采用加速度振動(dòng)數(shù)據(jù)可能誤判和漏判的局限,在基于等效柔度矩陣的損傷定位向量法基礎(chǔ)上,建立了基于應(yīng)變與加速度融合的損傷定位向量法,以提高損傷識(shí)別的精確度,并減少誤判和漏判。通過(guò)數(shù)值試驗(yàn)對(duì)基于應(yīng)變與加速度融合的損傷定