结构系统可靠度分析中两个相关机构同时失效的概率计算

本文应用线性代数及概率论的有关理论，推导了两个相关机构同时失效的概率计算公式，对笛脱勒夫逊建议的结构系统可靠度分析方法作了补充和改进。     

基于试验设计的结构损伤概率诊断方法

基于结构损伤识别问题的求解特点,将试验设计引入损伤识别过程,提出基于均匀试验设计的结构参数识别及损伤概率诊断方法.首先通过响应面拟合获得结构响应和待识别参数之间的显式表达式,然后据此进行参数识别问题的求解,以提高参数识别问题的求解效率并降低其求解难度.在此基础上提出结构损伤的概率诊断方法.根据一斜拉桥结构的损伤识别算例对本文方法和传统损伤识别方法进行对比研究.研究结果表明,所提出的方法能够显著提高损伤识别的求解效率,并能够在观测噪声水平较高的条件下实现损伤的准确定位及损伤程度识别.本文的方法和思路可为结构损伤识别提供一种可行途径.     

基于模态分析技术的大跨度斜拉桥主梁损伤识别

根据模态曲率的概念,构造结构损伤指标。采用有限元方法,对1座设定主梁不同位置发生损伤的大跨度预应力混凝土斜拉桥进行动力特性分析,利用构造的结构损伤指标对结构损伤进行识别研究。结果表明:结构损伤指标对结构损伤的识别精度与参与计算的模态振型及节点间距有关。应选择在损伤位置振幅较大的模态振型,而避免平衡位置处于损伤位置或附近的模态振型。该方法对结构的早期损伤可进行定性判断,结构损伤指标随结构的早期损伤程度的增大而增大,且增长幅度逐渐变小,当结构损伤达到一定程度后,损伤指标不再增大,而在渐近线附近波动。节点间距在一定范围内增大时,不影响损伤位置的识别,甚至可以确定损伤程度,但可能会反映不出损伤对其临近区域的影响;节点间距过大,可能发生漏判。     

梁体结构损伤识别的样条函数方法

针对样条函数方法在梁体结构分析中具有未知量少、求解规模小,精度较高等特点,在梁体结构参数识别过程中引入样条函数方法,避免了传统有限元方法带来的庞大刚度矩阵的负面影响,从而提高了识别过程的计算稳定性及计算效率。算例表明识别结果能够应用于结构损伤部位及程度的判别。     

桁架结构损伤识别的单元模态应变差法

从桁架结构的受力特点出发,利用两节点空间铰接杆单元有限元法,由节点模态位移推导出单元模态应变,提出采用损伤结构前后的单元低阶模态应变差作为桁架结构损伤定位的动力指纹,建立一种基于杆单元模态应变的桁架结构损伤定位方法.数值算例分析表明,该方法能在低阶模态测试自由度信息条件下,针对单处或多处损伤、支撑处损伤、轻微或严重损伤,以及多种损伤共存等不同损伤状况的桁架,均具有损伤定位的能力;并能根据损伤单元模态应变的差值确定出损伤程度;且在一定噪声水平下具有较强的抗噪能力,适用于实际观测条件下的桁架结构损伤定位.     

基于动力学特性的结构损伤识别研究进展

结构的健康监测和损伤识别技术对于分析结构的工作状态、评估结构的安全性具有重要的意义。近年来,工程结构损伤识别技术受到了广泛的关注。文章综述了目前国内外基于动力学特性的工程结构损伤识别理论研究与最新进展,内容包括固有频率、模态振型、曲率模态、应变模态、应变能变化、柔度变化等结构动态损伤识别技术。最后,展望了工程结构损伤识别技术研究的发展趋势。     

基于单元模态应变能法的桥梁结构损伤识别研究

桥梁结构损伤识别是对桥梁结构进行安全性评定的一个重要环节。本文首先根据桥梁结构损伤前后动力特性分析,导出由于单元损伤引起的结构模态振型的改变系数;然后,运用结构局部损伤因子法建立单元损伤敏感的指示因子,推导出单元损伤前后的单元模态应变能的变化,并对损伤单元与未损伤单元之间的关系进行了研究。最后,以单元模态应变能的变化率作为损伤定位的判别参数,对桥梁结构损伤定位的识别方法进行了研究,并以一座装配式预应力钢筋混凝土系杆拱桥作为工程实例,通过其在不同损伤情况下计算结果和实测结果的分析和讨论,说明该方法能够比较准确地对结构损伤进行定位识别,同时也证明本文研究方法的正确性和有效性。     

用参数识别技术进行桥梁结构损伤识别

以有限元为工具,把桥梁结构模型中各单元的等效面积、惯性矩以及板壳单元的厚度作为识别参数,建立识别参数对于各种量测的灵敏度矩阵。测取结构某些部位的位移与应变,以此为基准与原先结构的分析结果进行比较,建立综合误差向量。通过优化方法调整当前计算模型的参数,使结构响应与相应的试验值最大程度地吻合,从而得到结构参数变化的信息。以此为基础实现桥梁结构的损伤判别。     

基于时间序列分析和信息熵的结构损伤识别

目前,基于时间序列分析的结构损伤检测方法中,存在时间序列模型难以建立统计指标与损伤程度定量关系的问题。针对此问题,提出基于信息熵的结构损伤识别方法,该方法能同时检测损伤的位置和度量损伤程度。以获取的加速度振动响应构建自回归移动平均模型(Autoregressive Moving Average model,ARMA),并从理论上推导自回归系数与结构振动频率的关系。通过建立时间序列模型与损伤程度之间的联系,再引入信息熵实现对结构节点信息的量化。构建损伤程度特征指标,利用损伤前后结构损伤指标的变化量实现对损伤结构的位置和损伤程度的检测。以简支梁结构实验模型和IASCASCE基准结构的测量数据为例,从不同损伤程度下的单一损伤和多重损伤等场景对方法的有效性进行验证,并对损伤的结构进行定位和定量分析。研究结果表明,损伤位置处的损伤指标值远大于未损伤位置,能够准确定位损伤,且不同损伤程度下的损伤指标值增幅也存在明显差异。本文提出的方法对单一损伤和多重损伤均可进行损伤定位,并在损伤定位的同时实现损伤程度的量化。     

基于静动力测试数据的斜拉桥模型修正

对大跨度桥梁结构进行健康监测研究的首要问题,是建立一个满足工程精度要求、反映桥梁结构力学特性的有限元模型.本文以成桥荷载试验静测中的位移和动测中的频率作为状态变量,以各项实测值与相应计算值的百分比偏差的平方和作为目标函数,结合ANSYS的优化分析功能,对大型桥梁结构的初始有限元模型的计算参数进行修正.修正过程中引入约束条件限制各待修正参数和状态变量的变化范围,使得修正后的各参数具有明确的物理意义.修正后的有限元模型为桥梁健康监测计算分析提供了更加切合实际的数学模型,也验证采用ANSYS进行模型修正的可行性.所提方法可供同类大跨桥梁结构的有限元模型修正借鉴.     

基于在线振动响应的桥梁损伤识别方法

选用桥梁单元的刚度下降率作为损伤因子.基于铁路列车-桥梁耦合振动模型,计算桥梁在线振动响应对损伤因子的灵敏度并构建灵敏度矩阵,以结构不同状态下的响应残差为约束条件建立灵敏度方程,用Tikhonov正则化方法求解灵敏度方程得到各单元的损伤因子,实现对桥梁损伤的定位和定量评估.应用该识别方法对简支梁桥和2跨连续梁桥的识别结果表明:该识别方法对测点位置不敏感.可根据梁上任意1个测点的响应准确确定损伤位置及损伤程度;不但能识别桥梁的绝对损伤,而且能识别桥梁的损伤增量,即相对损伤;抗噪能力较强,即使噪声水平达到10%,也能正确识别出5%以上的损伤,但对5%以下小幅损伤可能会有误判.     

高精度模态应变能法结构损伤检测研究

基于摄动理论,通过考虑结构参数修改量高阶项的影响,推导了基于单元模态应变能的结构损伤评估方法;数值仿真结果表明,在结构多种损伤情况下,损伤定位准确、程度评估可靠,具有实际应用价值。     

锚桩反力梁慢速维持荷载法桩基静载试验研究

桩基静载试验采用接近于通过竖向抗压桩的实际工作的试验方法,比较准确地反映单桩的受力状况和变形特征,确定单桩竖向抗压承载力,对工程桩的承载力进行抽样检验和评价。结合京沪高速铁路基桩静载荷试验,详细阐述了锚桩反力梁慢速维持荷载法桩基静载试验工艺。     

桥隧相连工程多源损伤模型试验方法研究

桥隧相连工程是桥梁、隧道结构及围岩、洞口边仰坡岩土体及其防护工程的复杂组合体。其中,桥梁和隧道结构各部位及周围岩土体的力学行为及损伤机理与其结构和基础类型、相对位置、地形地质条件及外部荷载情况等密切相关。针对目前国内外对桥隧相连工程这一特殊工程实体研究较少的现状,结合相关工程实例开展Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下的桥隧相连工程多源损伤室内模型试验方法研究:依据相似理论并结合桥隧相连工程的特点,采用量纲分析法分析模型试验中桥、隧及洞周岩土体各结构或部位中各物理量的相似指标与相互关系;拟定桥、隧模型的相似比及围岩相似模拟材料的配合比,并进行相关的材料试验。文中介绍的模型试验平台及测试方法,可为同类模型试验提供参考。     

基于列车动力响应的铁路桥梁损伤诊断方法

以桥梁单元的刚度下降率作为损伤指数,通过列车—桥梁耦合振动理论计算列车动力响应对桥梁损伤指数的灵敏度,并构建立灵敏度矩阵和建灵敏度方程,利用约束优化方法求解灵敏度方程得到各单元的损伤指数,实现对桥梁损伤的诊断。应用该方法对1座简支梁桥进行损伤诊断的结果表明:该方法对轨道不平顺不敏感;利用列车车体和转向架的加速度、速度和位移响应均能对桥梁进行准确的损伤诊断,但这3种响应信号中的位移响应最难测量,而且相对于转向架而言,在车体上更容易布置传感器,因此建议优先选用车体加速度和速度响应作为桥梁损伤诊断的输入;该方法既能诊断桥梁单一位置的损伤,也能识别桥梁多个位置的损伤。     

斜拉桥结构模型试验索力测试方法研究

以某实验室独塔斜拉桥试验模型为研究对象,对斜拉桥模型试验的索力测试方法展开研究。开发了一种基于压力环传感器的索力测试系统,基于ANSYS分析平台,按照接触问题对该系统进行了仿真分析。在此基础上,在实验室模型桥上,采用测频法对该系统进行了对比验证。结果表明：该系统操作简单,性能可靠,测试精度较高,在不改变斜拉索刚度的情况下可以实现斜拉桥模型试验中斜拉索索力的实时、长期监测。     

无资料旧桥重型交通车辆安全评估检测研究

某待安全评估桥梁是一座无法找到设计及检测资料的4跨简支T梁桥,由于工程建设的需要,在工程实施期间作为交通疏解要道,该桥计划需要通行包括泥头车、平板车等在内的重型交通车辆。为保障施工期间桥梁使用安全性能并获取承载能力数据,以该无资料旧桥通行重型车辆安全评估检测为背景,首先从理论上计算判断通行的可行性,然后通过试验对理论计算的通行能力进行论证,最终得到了安全评估结果。文中采用的安全评估方法可为类似项目提供有益参考。