梁式結(jié)構(gòu)應(yīng)變模態(tài)識別方法及應(yīng)用.pdf

1、應(yīng)變模態(tài)是橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的關(guān)鍵性參數(shù)，它能夠反映出結(jié)構(gòu)各部位的應(yīng)變大小和應(yīng)力分布狀態(tài)，它是結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計和疲勞壽命估計的關(guān)鍵指標(biāo)。相較于位移模態(tài)而言，應(yīng)變模態(tài)對于結(jié)構(gòu)損傷更為敏感。然而，常用的應(yīng)變模態(tài)識別方法通常是基于位移與應(yīng)變的轉(zhuǎn)換關(guān)系，在現(xiàn)有研究中缺少一種根據(jù)實(shí)測應(yīng)變數(shù)據(jù)直接求解結(jié)構(gòu)應(yīng)變模態(tài)的方法。因此，建立一種基于實(shí)測應(yīng)變數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)動力學(xué)參數(shù)識別方法，有效的識別出結(jié)構(gòu)的應(yīng)變模態(tài)，進(jìn)而建立結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變預(yù)測響應(yīng)模型，具有較大的理

2、論意義和工程實(shí)用價值。
　　針對梁式橋梁結(jié)構(gòu)，本文提出了一種基于實(shí)測動應(yīng)變數(shù)據(jù)的應(yīng)變模態(tài)識別方法。由于模態(tài)坐標(biāo)的互相關(guān)函數(shù)矩陣是一個對角矩陣，同時實(shí)測動應(yīng)變數(shù)據(jù)的互相關(guān)函數(shù)矩陣同樣可對角化，通過求解實(shí)測應(yīng)變的互相關(guān)函數(shù)矩陣的特征值，經(jīng)理論推導(dǎo)可得出的相應(yīng)的應(yīng)變模態(tài)振型。論文分別對簡支梁、連續(xù)梁在脈沖激勵作用下的應(yīng)變模態(tài)識別進(jìn)行了數(shù)值模擬，同時還進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)簡支梁錘擊激勵試驗(yàn)，驗(yàn)證了所提方法的有效性。
　　對于梁式橋梁結(jié)構(gòu)而言，

3、撓度是橋梁監(jiān)測的重要參數(shù)之一。本文在通過實(shí)測應(yīng)變數(shù)據(jù)識別橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變模態(tài)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了基于應(yīng)變模態(tài)的橋梁動撓度識別方法和理論。通過應(yīng)變-位移轉(zhuǎn)換關(guān)系求解出結(jié)構(gòu)的位移模態(tài)振型，根據(jù)已有的動應(yīng)變數(shù)據(jù)和應(yīng)變模態(tài)振型計算出相應(yīng)的位移模態(tài)坐標(biāo)，最后利用模態(tài)疊加原理計算得到梁式結(jié)構(gòu)的實(shí)時撓曲線，從而實(shí)現(xiàn)對動撓度的識別。為驗(yàn)證方法的有效性和準(zhǔn)確性，本文通過有限元方法分別對簡支梁和連續(xù)梁結(jié)構(gòu)在激勵荷載作用下的狀況進(jìn)行了模擬驗(yàn)證，同時考慮了噪聲作