震后橋梁結(jié)構(gòu)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(zāi)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(jié)構(gòu)作為交通工程的樞紐,平時是承擔(dān)繁忙運(yùn)輸任務(wù)的通道,震后亦有可能成為運(yùn)送救援物資和人員的重要關(guān)口,而且橋梁震后的評估與修復(fù)也非常重要。因此,建立健康監(jiān)測系統(tǒng),對橋梁結(jié)構(gòu)震后的健康狀態(tài)進(jìn)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(jié)構(gòu)檢測共同的核心技術(shù),損傷識別成為近年來的研究熱點(diǎn)。其主

2、要任務(wù)就是通過實際測量的數(shù)據(jù),對橋梁結(jié)構(gòu)是否有損傷、損傷種類、損傷位置、損傷程度等做出準(zhǔn)確合理的判斷。損傷識別的結(jié)果可以為結(jié)構(gòu)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(yù)警,還可以為結(jié)構(gòu)可靠性評估提供依據(jù)。因此,結(jié)構(gòu)損傷識別理論與方法是決定健康監(jiān)測系統(tǒng)成敗的關(guān)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(chǔ)“混合”構(gòu)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(yù)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(biāo),以此為基礎(chǔ)來構(gòu)建損傷敏感因子DSF,進(jìn)行震后橋梁結(jié)構(gòu)的損傷識別。對一大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行受震數(shù)值試驗,應(yīng)用本文的方法對其進(jìn)行損傷識別。研究結(jié)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(zhǔn)確地識別出結(jié)構(gòu)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(nèi)容:
　　 1、簡要介紹了橋梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)損傷識別中所存在的問題與難點(diǎn)；
　　 2、簡要地歸納分析了橋梁結(jié)構(gòu)的地震易損性部位,為數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的布置提供指導(dǎo);
　　 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(xué)特性和建模過程；
　　 4、以大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋--九架棚大橋作為研究對象,進(jìn)行受震

5、數(shù)值試驗,對本文提出的震后橋梁結(jié)構(gòu)的損傷識別算法進(jìn)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(jìn)行地震波加載,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力分析,獲取結(jié)構(gòu)在地震動激勵下相關(guān)節(jié)點(diǎn)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(gòu)造損傷敏感因子DSF。通過比較損傷前后DSF值的變化,對結(jié)構(gòu)是否損傷、損傷位置和損傷程度進(jìn)行識別,并對識別結(jié)果進(jìn)行分析。
　　 最后,對本文主要工作和研究成果進(jìn)行總結(jié),并指