应变模态法在桥梁损伤识别中的应用

基于应变对局部损伤的敏感特性,引入应变模态法,通过比较完好桥梁和损伤桥梁的应变模态变化,即可判断桥梁损伤的位置和程度。首先在理论上给出了应变与振动模态之间的详细表达式;然后基于大型通用商用有限元软件ANSYS,对金属模型桥梁进行数值仿真模拟以及识别试验、数据分析;最后,应用应变模态法对厦门市石鼓山立交桥进行现场损伤识别,得到了该桥梁的服役状态,为桥梁质量评估和维护提供了可靠的依据。     

基于应变能量函数的桥梁损伤识别方法

为了解决传统损伤识别方法在桥梁健康监测方面的不足,借助频响函数法损伤识别的理论基础,建立应变监测数据功率谱密度函数与桥上通行荷载集群的对应关系,进而提出应变能量函数的概念,并提出了应用应变能量函数进行结构损伤识别的理论方法。在大量分析车辆荷载作用下桥梁结构应变响应监测数据的基础上,结合桥梁结构振动理论、信号处理技术以及数据分析理论,对利用应变信号能量函数进行桥梁结构损伤评估进行验证。通过在桥梁关键部位安装一定数量的应变传感器和一套动态称重系统,以固定周期对时段内的各测点的应变能量函数进行求解,利用统计分析技术得到能量函数计算值的概率分布规律,基于监测系统的工作特征,研究制订了在线损伤识别评估的方法和流程。最后以青银线济南黄河大桥为例,采用数值仿真和实测数据对该方法的有效性进行验证。结果表明,该方法效率高,精度好,通用性强,能够实现随机车流下桥梁结构损伤实时在线识别评估。     

基于模态频率应变能熵和Tent—SSA—BP神经网络的桥梁损伤识别方法的研究

针对服役中的中小型梁桥因环境和材料因素影响易发生损伤的问题，提出了一种融合模态应变能、频率和信息熵的桥梁损伤识别的方法。该方法首先提取出桥梁的模态参数，通过公式得出模态频率应变能熵，对梁进行单点和多点损伤定位分析。其次，利用混沌tent映射，优化麻雀搜索算法的权阈值，调整寻优能力，并且将麻雀搜索算法(SSA)和混沌优化过后的麻雀搜索算法(Tent—SSA)分别优化BP神经网络。最后，将熵值变化率作为输入数据放进神经网络中训练，输出简支梁桥的损伤程度，做出定量对比分析。使用有限元软件进行算例分析的结果表明，模态频率应变能熵能精确定位损伤的位置，对损伤的敏感度较强，解决了识别过程中的非线性问题；同时，优化过后的BP神经网络对损伤识别的准确率更高，预测效果更好。     

基于应变模态的简支梁桥损伤程度识别研究

本文以简支梁桥为研究对象,利用ANSYS软件对其进行损伤模拟。获取了简支梁在2种工况下,不同损伤程度的,1—3阶应变模态曲线。应变模态曲线会在损伤处出现尖峰,而且损伤程度越大,尖峰越突出,这是应变模态曲线对损伤程度最直观的反映。本文中对尖峰突起程度进行定量描述,并最终得出判定损伤程度的定量表达式。     

基于模态应变能和神经网络的分步损伤诊断法

神经网络用于损伤识别遇到的最大问题就是训练样本的组合爆炸,单纯利用神经网络进行实际工程结构的损伤诊断有很大困难。丈中提出了一种分步损伤诊断方法,即先用模态应变能判断损伤位置,然后用BP神经网络识别损伤程度,并使用该方法成功地对一座模拟损伤的两跨连续梁桥进行了损伤位置与损伤程度识别。     

桥梁结构模态参数识别方法综述

随着传感技术、信号采集与处理等技术的发展,桥梁结构模态参数识别方法在桥梁结构健康监测领域已经得到普遍重视。然而,将这些方法应用于实际工程中遇到了很多困难。该文基于近20a来国内外振动信息的桥梁结构模态参数识别算法的研究和应用现状,重点回顾了桥梁结构模态参数识别算法,并对有待于进一步研究的问题进行了展望。     

基于应变比的桥梁损伤识别与评估方法

为了研究如何应用桥梁健康监测数据对桥梁关键部位损伤进行识别,从而对桥梁健康状况进行有效评价,解决桥梁结构监测数据分析利用方面存在的实用性不强的问题,通过在结构的测试断面和基准断面分别布设一定数量的应变传感器,采用桥梁应变影响线理论,建立了一种基于应变比的桥梁损伤识别与评估方法.分析了大量车辆荷载作用下桥梁应变响应监测数...     

基于结构模态的损伤识别研究

损伤识别是结构健康监测的关键技术,基于频率和振型等结构模态信息是结构在线损伤识别的主要手段。通过数值计算,分析研究了基于频率和振型的损伤识别过程中的若干问题,指出基于频率和振型的损伤识别在理论上的可行性,但在考虑误差的情况下,基于频率的损伤识别是不可靠的,基于振型的损伤识别也受到了很大限制。这与许多学者的结论是一致的,同时也从另一个角度说明基于结构模态信息的损伤识别亟待有效的传感器优化布置办法。文章从经验上对传感器布置进行初步优化,并用算例检验其可行性。     

结构损伤检测类MAC应变频响函数识别指标的研究

提出基于应变频响函数的参数MACsfrf作为损伤识别指标,并应用于简支板的损伤检测。结果表明,MACsfrf对损伤的敏感程度高于基于振型的MAC。MACsfrf可用于判别结构是否存在损伤以及定性评价损伤。     

基于EKF和模态坐标转换的结构损伤识别方法

本文在扩展卡尔曼滤波算法的基础上,结合模态坐标变换,以模态坐标初始值和结构单元损伤参数构建状态向量,提出一种改进的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法,可成功识别结构参数。通过数值算例的识别结果,证明本文方法能够对结构损伤参数有效识别。     

实验模态分析技术应用于桥梁损伤检测

实验模态分析技术应用于桥梁损伤检测是有效可行的方法。本文论述了实验模态分析技术的基本理论，该方法应用于桥梁损伤检测主要讨论了模态参数的选取及桥梁实验模态分析检测的要素等相关问题。     

环境激励下桥梁结构模态识别与损伤检测的新方法

已有的环境激励下模态参数识别的方法对模态频率的识别精度相对较高,而对位移模态的识别则误差较大。本文提出一种利用移动质量块在不同位置时对桥梁的模态频率进行多次测量,用各次测得的频率值确定位移模态的新方法,使得位移模态识别的精度接近频率识别的精度,推导了频率与位移模态关系的理论公式,并给出利用以曲率形式表示的单元模态应变能对结构进行损伤标定的基本方法。最后,通过数值模拟对该方法的有效性进行说明。     

平均曲率模态法识别桥梁损伤可行性试验研究

设计了一个两跨连续梁实体桥梁模型。通过设定的2种不同损伤工况,采取车辆激励、锤击激励和环境激励3种激励方式模拟工程环境及传感器稀疏布置和加密布置两种形式,共进行了18种方案试验。分别采集加速度时程响应,进行了这些试验方案的模态分析;用平均曲率模态法对模型进行损伤识别,研究这种方法识别桥梁损伤的实用可靠性。试验分析结果表明:在试验工程环境下,平均曲率模态方法是识别桥梁损伤的一种可行方法,传感器的布置方式决定着损伤识别的有效性。     

基于阻尼特性的RC桥梁损伤识别方法

针对工程中常见的钢筋混凝土简支梁结构进行研究,利用静力加载试验模拟简支梁的损伤累积过程,试验中采用沙袋对简支粱施加一突变荷载,对简支梁的自由振动信号进行分析,分析不同阻尼取值时模型的计算结果,分别采用粘性阻尼和库仑阻尼2种模型,利用自由振动信号分析2种阻尼在不同损伤等级下的变化规律,对已有的研究结果进行论证,从而进一步提出一种基于阻尼特征的损伤识别指标,并验证了该指标的优越性,将其应用到实际桥梁的检测中.结果表明:阻尼在钢筋混凝土桥梁中具有弱的非线性,提出的耗能指标较阻尼参数鲁棒性强,可在实际桥梁检测中的应用.     

基于宏应变自相关离散率向量的桥梁损伤识别

既有宏观应变模态测试方法较难识别时变桥梁损伤,因此,该文通过建立车桥振动方程,推导了时变桥梁宏观应变表达式,基于提升小波变换在时频域拥有较好的时变表征特点,重构了单元宏应变数据,实现了噪声分离,有效优化了宏应变数值,突出其变异性,进而建立了基于单元宏应变自相关离散率向量作为损伤指标的时域损伤识别方法。仿真和试验结果表明:该损伤指标具有较好的抗噪性,可直观有效地实现对时变桥梁的损伤定位。识别方法操作较简单,不易受车桥耦合的影响。     

基于模态曲率法的木框架结构损伤识别

通过ANSYS有限元软件得到结构位移模态分析数据,对于木框架结构在不同损伤工况下进行了模态曲率分析,研究表明模态曲率指标对于木框架的损伤比较敏感,能准确判断木框架损伤发生的具体位置,为研究木建筑结构的损伤识别奠定了理论基础。     

基于曲率模态振型进行梁式桥损伤识别研究

以刚架桥为具体研究对象,根据曲率模态振型,对刚架桥的损伤识别进行数值仿真研究。利用刚架桥损伤前后的曲率模态振型变化对刚架桥的损伤进行定位识别,探讨曲率模态振型用于刚架桥在不同损伤情况,以及不同损伤程度下的损伤识别诊断能力。数值仿真结果表明,曲率模态振型是梁式桥结构损伤识别的敏感标示量,可以对刚架桥的损伤进行识别。     

基于位移模态四阶导数的梁结构损伤识别

结构损伤识别一直是工程界关注的热点问题,针对混凝土梁结构的动力损伤识别,提出了利用位移模态的4阶导数进行损伤识别的新方法。通过有限元建模和分析,对钢筋混凝土梁进行损伤识别和算例仿真,从而验证这种方法的敏感性和可行性。研究结果和分析算例表明：利用位移模态4阶导数分析,对结构单处损伤、多处损伤以及对不同的损伤程度都能有效识别,而且不需要结构损伤前的模态参数,显示了该指标检测损伤的优越性和有效性。     

基于结构模态损伤识别问题的研究

损伤识别是结构健康监测的关键技术,基于频率和振型等结构模态信息是结构在线损伤识别的主要手段。通过数值计算,分析研究了基于频率和振型的损伤识别过程中的若干问题,指出基于频率和振型的损伤识别在理论上的可行性,但在考虑误差的情况下,仅基于频率的损伤识别是不可靠的,基于振型的损伤识别也受到了很大限制,这与许多学者的结论是一致的,同时也从另一个角度说明基于结构模态信息的损伤识别亟待有效的传感器优化布置办法,从经验上对传感器布置进行初步优化,并用算例检验其可行性。     

斜拉桥损伤识别的模态柔度指标分析

结合斜拉桥结构，应用高精度三维有限元模型，对桥面损伤位置识别的模态柔度指标进行了研究。探讨了柔度指标的构造、模态参数的选取及其对计算精度的影响和对斜拉桥可能损伤情况的灵敏性与稳定性等。用于损伤识别的模态柔度指标在构造上可以克服实际应用上的不完全测量所带来的困难，对测点位置和数量均不做过强的约束。柔度指标的构造方式体现了振型与频率的综合特性，具有较好的灵敏性和稳定性。通过少量低阶模态参数就能够计算得到可靠的柔度指标，因此，为实际测量带来较大方便。