樁板式擋土墻損傷識別及預警.pdf

1、樁板式擋土墻作為一種常見的擋土墻結(jié)構(gòu)形式，廣泛用于建筑工程、交通工程、地下工程等領域。然而在其運營過程中，在多因素作用下?lián)跬翂赡馨l(fā)生損傷。因此對擋土墻損傷進行及時、有效地識別和預警，對我國的防災減災工程具有重要意義。然而，目前仍沒有針對擋土墻結(jié)構(gòu)的損傷診斷方法，所以需要一種簡單、無損、敏感、有效的損傷識別方法判別擋土墻的損傷狀態(tài)、診斷擋土墻的損傷位置、識別擋土墻的損傷程度，以及對擋墻的安全穩(wěn)定性預警，從而實現(xiàn)對擋土墻結(jié)構(gòu)的損傷識別和預

2、警。鑒于此，本文在國家自然基金項目“巖土支擋結(jié)構(gòu)健康診斷儀的研制”（項目批準號：51027004）、教育部長江學者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃項目“山區(qū)巖土工程”（項目批準號：IRT1045）的資助下，對樁板式擋土墻的穩(wěn)定性及局部損傷進行預警和識別研究?；诶碚撗芯俊⑹彝庠囼?、數(shù)值模擬，對本文提出損傷預警方法的可行性和有效性進行論證，論文的主要研究工作如下：
　　①對樁板式擋土墻-土系統(tǒng)進行力學分析，建立簡化的墻-土系統(tǒng)力學模型，在此基礎上

3、建立墻-土系統(tǒng)有限元模型。通過模態(tài)試驗和有限元模態(tài)分析，對有限元模型進行修正，得到樁板式擋土墻基準有限元模型。
　　②分析小波包頻帶能量譜損傷識別理論的敏感性和魯棒性，在此基礎上引入小波包頻帶能量比譜，提出剩余頻帶這一概念，并創(chuàng)建特征頻帶向量譜，然后建立損傷特征向量譜，提出兩個新的損傷識別指標：能量比均方差（ISD）和能量比變異系數(shù)（IVC）?；趽p傷識別指標提出一種針對擋墻結(jié)構(gòu)的損傷識別方法。以樁板式擋土墻基準有限元模型為算例，

4、驗證該方法的敏感性、有效性和可行性。
　?、蹖鯄ο到y(tǒng)激勵與響應間脈沖響應函數(shù)進行小波包分解，提出基于脈沖響應函數(shù)的改進損傷識別方法。通過錘擊振動試驗，驗證基于脈沖響應函數(shù)損傷識別方法的敏感性和有效性。結(jié)果顯示該損傷識別方法不但能敏感判別擋墻損傷狀態(tài)，還可以有效診斷擋墻損傷位置，以及識別擋墻損傷程度。
　　④為了徹底擺脫小波包頻帶能量譜對激勵的依賴，對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)響應間虛擬脈沖響應函數(shù)進行小波包分解，提出基于虛擬脈沖響應函數(shù)的損

5、傷識別方法。并通過環(huán)境激勵振動試驗，驗證基于虛擬脈沖響應函數(shù)損傷識別方法的敏感性和有效性。結(jié)果顯示該損傷識別方法同樣能敏感判別擋墻損傷狀態(tài)，有效診斷擋墻損傷位置，以及識別擋墻損傷程度。
　　⑤建立土壓力與基床系數(shù)間的函數(shù)關系，并以土壓力為紐帶，通過損傷識別指標判別擋墻穩(wěn)定狀態(tài)。當損傷指標取得界限值時，擋墻進入臨界穩(wěn)定狀態(tài)。所以，損傷指標可用于擋墻穩(wěn)定性預警。
　　研究結(jié)果表明，本文提出的損傷識別方法不但可以敏感判別樁板式擋土