鋼管混凝土模型橋的試驗模態(tài)分析及損傷識別算法研究.pdf

1、鋼管混凝土拱橋在服役中,由于種種原因可能會發(fā)生裂縫、老化或銹蝕等,從而埋下事故隱患。為了確保生命財產(chǎn)安全,研究鋼管混凝土拱橋的振動特性(頻率、振型等),快速有效的識別出結(jié)構(gòu)可能發(fā)生損傷的部位,及時掌握結(jié)構(gòu)的健康狀況,是當前健康監(jiān)測領域研究的熱點問題。
　　由于結(jié)構(gòu)的動力特性和其物理參數(shù)直接相關,結(jié)構(gòu)的損傷將引起相應動特性的改變。因此,如果能夠建立結(jié)構(gòu)動力特性與其損傷之間的映射關系,則可以利用結(jié)構(gòu)振動測試信息來實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)損傷的判別。

2、
　　本文首先對模態(tài)參數(shù)識別技術的特征系統(tǒng)實現(xiàn)算法(ERA)和自然激勵技術(NExT)做了簡單的介紹,然后針對汕頭市光華橋的試驗模型進行了振動測試,獲得橋面板和拱肋的振動響應,利用NExT和ERA進行模態(tài)參數(shù)識別,并與有限元分析結(jié)果進行比較,分析了誤差可能產(chǎn)生的原因,對模型需要修正地參數(shù)給出了一些建議。
　　本文重點研究了結(jié)構(gòu)的損傷識別算法,提出了一種新的基于信號處理技術的損傷識別方法-傳動函數(shù)損傷識別法。與以往文獻中提到的

3、許多損傷識別方法不同,傳動函數(shù)損傷識別法不依賴于結(jié)構(gòu)的有限元模型,不需要測量輸入激勵,算法簡單,避免了大量計算帶來的誤差,而且可以用于在線健康監(jiān)測,能較好的解決目前損傷識別領域面臨的一些問題。根據(jù)不同的數(shù)據(jù)處理方法,提出了傳動函數(shù)差值法(ADTF)、曲率傳動函數(shù)法(CDTF)兩種集中處理的識別算法。在上述兩中損傷識別算法的基礎上,考慮智能傳感器的特點,結(jié)合分級算法理論,進一步提出了基于分級的損傷識別算法—分布式傳動函數(shù)法(DCSADTF

4、、DCSCDTF)和分布式傳動函數(shù)綜合法(DCSCOMBINED),最后通過兩個算例(一個平面桁架的數(shù)值模擬和一個三維桁架實驗)對上述算法在集中處理和分布式中的有效性進行了驗證,并探討了上述算法運用于智能傳感網(wǎng)絡的可行性。
　　最后,在ANSYS中做了鋼管混凝土模型橋在隨機白噪音下的動態(tài)仿真,并把仿真數(shù)據(jù)應用于前面提出的損傷識別算法中,檢驗這些方法應用于鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)的識別效果,分析了上述幾種方法的優(yōu)點和不足,以及需要進一步發(fā)