基于振動測量的鋼筋混凝土柱損傷識別研究.pdf

1、由于材料的老化、不正當(dāng)使用以及維護(hù)不善將會對結(jié)構(gòu)帶來一些潛在的病害以及危險，同時地震、火災(zāi)、臺風(fēng)等自然災(zāi)害或倚載長期作用的疲勞、腐蝕等原因也將使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的損傷。因此，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測在這些年來成為工程界普遍關(guān)注的研究焦點，而利用結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識別被認(rèn)為是一種有效的途徑之一。基于振動的損傷識別技術(shù)被土木工程界廣泛的應(yīng)用于提取結(jié)構(gòu)相應(yīng)的模態(tài)參數(shù)(例如：自振頻率，阻尼比以及振型)。這些模態(tài)參數(shù)將成為后續(xù)有限元模型修J下、結(jié)構(gòu)

2、損傷識別、結(jié)構(gòu)安全性評估以及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等工作的基礎(chǔ)。同時，基于結(jié)構(gòu)的動力時程響應(yīng)的時域識別方法也受到人們越來越多的重視。本文所做的工作如下：
　　 1.研究鋼筋混凝土矩形柱在不同程度的擬靜力荷載作用下進(jìn)入相應(yīng)的損傷狀態(tài)后，在動力測試的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行損傷識別的過程。在擬靜力試驗的不同加載階段，分別利用錘擊試驗的方法對鋼筋混凝土柱進(jìn)行激振并采集目標(biāo)結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)，然后運(yùn)用ERA法對加速度信號進(jìn)行分析得到鋼筋混凝土柱在健康以及不同

3、程度損傷狀態(tài)下的模態(tài)參數(shù)。最后，利用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有限元模型修正方法和基于模態(tài)靈敏度的模型修正方法對所研究的柱子進(jìn)行損傷識別。
　　 2.研究了鋼筋混凝土柱在火災(zāi)后的損傷識別方法。當(dāng)構(gòu)件處于健康狀態(tài)下時，對其進(jìn)行模態(tài)測試以獲得相應(yīng)的模態(tài)參數(shù)。然后，對試件引入火災(zāi)試驗，獲得破壞后目標(biāo)結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，并且將火災(zāi)前后的模態(tài)參數(shù)的變化加以比較。本文主要利用兩種不同的模態(tài)識別方法，即特征實現(xiàn)算法(ERA)和PolyMax法來獲得火災(zāi)前后的

4、柱子的模態(tài)參數(shù)，并且對兩種方法進(jìn)行了比較。為了識別損傷，首先引入坐標(biāo)模態(tài)置信因子(COMAC)值來對損傷進(jìn)行初步識別。最后，利用模型修正法識別得到構(gòu)件的剛度退化程度。
　　 3.提出了一種直接運(yùn)用結(jié)構(gòu)的振動加速度響應(yīng)時程的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)物理參數(shù)和損傷識別的一般方法。該方法通過一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬器和一個參數(shù)評估用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。同樣針對前述的試驗結(jié)果，運(yùn)用所測得的加速度響應(yīng)信號，直接對試驗構(gòu)件的單元彈性模量進(jìn)行識別。