框架結構模態(tài)辨識及損傷診斷方法的改進與應用.pdf

1、工程結構的模態(tài)參數(shù)辨識及損傷診斷是結構健康監(jiān)測的核心技術與理論基礎。結構的地震損傷可以通過結構物理參數(shù)及動力特性的變化來估計,這樣就可用模態(tài)參數(shù)辨識方法來評估結構的地震損傷。結構地震損傷評估為震后結構的安全性評定及加固修復提供理論依據(jù),具有較重要的工程實用價值。本文首先提出了結構模態(tài)參數(shù)辨識與損傷診斷的方法,進而對結構地震損傷進行評估,主要研究內容歸納如下:
　?、俸喴榻B了相關的研究背景和意義,對結構模態(tài)參數(shù)辨識方法、結構損傷診

2、斷方法及地震損傷評估方法的國內外研究現(xiàn)狀進行了闡述。
　?、卺槍?jīng)驗模式分解存在的缺點,提出了將數(shù)字濾波器和經(jīng)驗模式分解結合的ARMA法、SRCE法、STD法,針對四層鋼框架試驗模型、BHM Benchmark試驗模型和仿真模型進行了模態(tài)參數(shù)辨識。辨識結果表明,所提方法能有效分離密集模態(tài),避免了單獨使用經(jīng)驗模式分解可能出現(xiàn)的模態(tài)混疊問題,免除了ARMA法、SRCE法、STD法定階問題的困擾。進一步與隨機子空間法的模態(tài)參數(shù)辨識結果進

3、行了對比。
　?、劢Y合模態(tài)應變能變化率指標法和直接解析法的優(yōu)點,提出了一種新的兩階段損傷診斷方法:第一階段使用模態(tài)應變能變化率指標進行損傷定位,第二階段使用直接解析法對損傷單元進行損傷定量。數(shù)值分析結果表明:所提方法不僅大大降低了直接解析法損傷未知量的求解數(shù)目,而且大大降低了損傷識別所需的模態(tài)階數(shù),僅需結構的低階模態(tài)就能準確地進行損傷診斷,這樣在理論上更加接近于工程實用。
　　④通過計算結構地震損傷前后模態(tài)參數(shù)的變化量,并建

4、立這種變化與結構損傷狀態(tài)參數(shù)的關系,提出了一種實用的結構地震損傷評估方法。利用IDARC對五層鋼筋混凝土框架結構進行地震反應分析,繪出結構各層的損傷指數(shù)時程曲線來對結構地震響應進行分段,運用隨機子空間方法識別出完好狀態(tài)和破壞狀態(tài)下的模態(tài)參數(shù)。通過改變輸入地震動的加速度峰值來獲得結構在不同損傷程度下的模態(tài)參數(shù),從而建立結構整體損傷指數(shù)與模態(tài)參數(shù)變化的關系,并擬合了經(jīng)驗公式。這樣就可以由模態(tài)參數(shù)變化得到的結構整體損傷指數(shù)來評估結構的地震損傷