基于挠度差值影响线曲率的简支梁桥损伤识别

推导简支梁某一点的挠度随移动荷载位置变化的函数,在理论上证明利用挠度差值影响线进行结构损伤识别的可行性.提出利用损伤前、后某一点的挠度差值影响线曲率来识别损伤的方法,即当移动荷载位于无损区域时,挠度差值影响线曲率为0,当移动荷载位于有损区域时,挠度差值影响线曲率明显增大,且与损伤点的位置、损伤前后的刚度有关.为验证该方法的正确性,采用一个单跨简支梁算例进行有限元模拟,算例表明该方法不但适用于单处损伤的情况,而且适用于多处损伤情况,且对结构的损伤位置和损伤程度都具有准确的识别能力.     

基于位移连续的静力损伤识别

为减小采用挠度法对桥梁结构进行静力损伤识别时识别结果出现误判的可能性,从位移连续条件出发对桥梁结构建立损伤识别模型,通过使理论计算挠度值逼近实测值,同时使节点相对转角最小,提出位移连续静力损伤识别法,然后利用多目标最优化方法求解。以简支梁为例对该方法的准确性进行验证,结果表明:该方法综合考虑了挠度与相对转角2个位移连续性条件,与实际情况更接近,在一定程度上降低了损伤误判的可能性。     

基于静力位移数据的薄壁箱梁损伤识别方法

为解决薄壁葙梁损伤识别方法中动力指标敏感性低、静力损伤指标试验成本高、计算繁琐的问题,提出了一种简单实用的基于静力位移的损伤识别方法,并对其作出改进。利用结构损伤前后同一工况作用下静力位移的变化值,建立了基于静力位移观测的结构损伤识别方法,并采用广义逆矩阵法求解结构系统损伤因子。由于转动自由度难以量测,通过静力缩聚的方法缩减去除刚度矩阵中的转动刚度,使得静力位移的变化值仅由挠度产生。通过算例表明,文中提出的方法识别效果好,操作简单,结果稳定,有着很好的实际工程应用意义。     

考虑粗糙度影响的桥梁损伤识别间接测量方法

基于间接测量技术,采用国际标准化组织建议的功率谱密度函数（PSD）模拟路面粗糙度等实际因素在车桥耦合模型中的影响,提出一种通过检测车辆在桥梁上运行,并利用安装在检测车辆上的传感器所得的动力响应信号来识别梁弯曲刚度,进而进行结构损伤识别的间接测量新方法。考虑到应用该新方法过程中路面粗糙度等实际因素易产生不利影响,提出利用车频及车辆阻尼比相同的2辆检测车位移信号相减的方法来消除路面粗糙度产生的影响。首先通过理论推导对该方法进行理论验证,接着采用数值模拟的方法分别对采用该方法消除路面粗糙度影响的可行性、桥梁损伤位置识别的可行性以及损伤程度识别的可行性进行验证,最后采用该方法进行实桥实测试验。研究结果表明：所提方法可以有效消除路面粗糙度等实际因素对间接测量技术的不利影响,可以有效地识别梁弯曲刚度,进而达到桥梁损伤识别的目的,有助于推动基于动力测试的间接测量技术在桥梁结构损伤识别工作中的实际应用。     

基于位移影响线的城市立交桥拓宽改造研究

对简支梁跨中、连续梁中跨跨中位移影响线方程进行推导,据此计算汽车荷载作用下桥梁结构的位移;以一城市立交桥拓宽改造工程为例,根据城市立交桥拓宽的特点,利用位移影响线精确分析新旧桥梁的变形差,通过调整新桥结构刚度使新旧桥梁结构位移基本相等,确保行车舒适,同时增强结构耐久性。     

融合加速度与计算机视觉实测车致响应的梁桥损伤识别方法

基于结构振型相关参数的损伤识别方法对振型的空间分辨率具有较高要求。为了改进计算机视觉技术在桥梁结构全场振型提取和损伤识别方面的不足,同时充分利用SHM系统各类传感器采集的丰富数据,提出了一种基于计算机视觉和有限数量加速度传感器实测桥梁在移动荷载作用下响应的损伤识别方法。首先,通过理论推导研究了损伤前后任意边界条件单跨梁在移动集中力作用下的位移响应,并从理论角度分析了局部刚度损伤引发的结构位移响应和振型改变。在此基础上,提出了一种通过测量少量测点的计算机视觉位移和加速度响应,提取可表征结构真实状态的多阶高空间分辨率振型的方法,所得振型的空间分辨率取决于移动荷载速度和位移采样频率。根据所提取振型的特点,提出了一种多阶全场模态曲率面积差加权融合的结构损伤识别参数,该参数可以直接利用损伤前后该单元前后节点的模态转角求得。为了验证所提出的方法,开展了实验室简支梁模型在不同速度和大小的移动荷载作用下的多工况损伤识别试验。试验结果表明,所提出的方法可以通过计算机视觉和有限数量的加速度传感器实现模型梁全场振型提取,且该振型与测点加速度模态分析得出的结果相符,空间分辨率可达模型梁跨径的1/6 000～1...     

混凝土曲线梁桥损伤识别干扰性分析研究

目前桥梁损伤识别主要采用曲率模态分析、振型曲率变化指标、结构固有频率变化、能量变化等方法理论,其中曲率模态分析法应用广泛,识别效果好。但是对桥梁结构同时存在多处不同程度损伤的识别效果并不理想;非结构损伤因素导致结构刚度变化对其识别结果的干扰性亦值得探讨。本文在基于曲率模态绝对差值理论的基础上,分析多处损伤识别的相互干扰性和非结构损伤因素导致结构刚度变化的干扰性,对该方法进一步优化完善。以云南大保高速某特大桥为依托工程,建立空间有限元模型,对该桥的损伤进行模拟分析。研究表明按模态振型幅值大小来优化损伤识别区段可以有效排除其干扰性,提高识别结果的准确性和可靠性。     

基于测点位移差的中、下承式拱桥吊杆损伤识别

根据摄动有限元法原理,提出了基于测点间位移差的变化进行吊杆损伤识别的方法。进行吊杆损伤识别时,先测试吊杆节点间的高程差,并减去损伤前相同2个节点竖向位移差,得到吊杆损伤后2个节点竖向位移差的变化;再通过节点竖向位移差的变化构成吊杆损伤识别方程;当损伤识别初定方程和确定方程识别结果基本一致时,即判定吊杆发生损伤,并取2个方程所得吊杆损伤程度均值作为损伤程度;最后,以京珠高速郑州黄河二桥主桥为例验证了该方法。结果表明：采用该方法进行吊杆损伤识别,识别结果精度较高,即使对于小程度损伤也可识别,且测量误差对识别结果影响较小。     

结构损伤识别的双重网格算法

提出了结构损伤识别的双重网格算法,采用损伤网格描述结构损伤,通过损伤网格节点的损伤变量插值得到结构内任一点的损伤值。应用该方法对一钢筋混凝土简支梁的损伤问题进行了研究,识别结果较好地反映了结构的损伤分布。研究结果表明:双重网格算法可以有效地减少识别变量的个数,提高识别效率,并对土木工程结构中常见的连续分布损伤有较好的识别效果。     

应用移动质量法的结构损伤小波识别方法

为提高结构损伤识别的精度,充分发挥小波识别在特征提取、信号奇异性检测、信号降噪等方面的独特优势,提出采用移动质量多次检测法的结构损伤小波识别方法。该方法采用移动质量块在不同位置对桥梁进行多次测量,利用各次测量的频率值的变量来确定桥梁结构的其他模态参数,从而确定桥梁的局部单一和多处损伤情况。采用数值算例对该方法进行验证,结果显示,对简支梁的单一和多处损伤识别效果明显。     

基于均匀荷载面曲率差与模糊隶属度的简支梁损伤识别方法研究

桥梁结构在运营过程中受到外界环境、车辆荷载与自然灾害的影响,不可避免地出现材料性能退化与结构损伤,及时、有效地识别桥梁结构既有损伤,对保障桥梁运营安全具有重要意义。针对现有损伤识别方法准确性低、计算繁琐等不足,以简支梁为研究对象,提出了简支梁两阶段损伤识别方法。首先,采用模态分析提取简支梁前三阶竖向振动模态频率与振型,构建均匀荷载面曲率差进行损伤定位;其次,以典型损伤状态下的均匀荷载面曲率差作为损伤等级中心,计算测试工况均匀荷载面曲率差到损伤等级中心的隶属度,利用模糊隶属度判定测试工况的损伤等级。简支梁数值模型损伤识别结果表明,提出的两阶段损伤识别方法能够有效识别简支梁损伤,具有较高的准确性。     

径向基网络在简支梁损伤识别中的应用

对简支梁进行了损伤分析,研究了不同损伤工况下的频率变化率和模态振型曲率变化,并采用径向基神经网络对结构进行了损伤识别研究,研究中采用了三种方案:仅利用频率变化率;仅用第1阶模态曲率变化;综合使用前3阶频率变化率和模态曲率变化.结果表明,基于动力参数和径向基神经网络的结构损伤识别方法能够准确地识别结构的损伤程度,神经网络...     

基于柔度矩阵曲率差法识别结构损伤

提出利用柔度矩阵曲率差法研究结构的损伤识别,利用结构损伤前后的柔度矩阵分别求得各列的平均值,然后进行差分,并以其作为损伤识别的指标;以有限元分析含损伤结构的模态参数为基础,分别建立简支梁含有一处损伤、多处损伤、连续梁各跨和支座处含有一处损伤的ANSYS有限元模型,分析该方法识别结构损伤的效果。数值分析表明该方法仅需低阶模态参数即可准确简便地识别结构单处或多处损伤的位置;通过与已有的MF、MFC、RFD等损伤指标的数值模拟分析对比,显示了该指标的优越性。     

大跨悬索桥梁端位移与温度的相关性研究及其应用

对润扬大桥悬索桥160d的梁端位移响应与钢箱梁温度实测数据进行了季节相关性研究,并应用于结构的整体状态监测。针对润扬大桥悬索桥梁端位移与温度之间明显的季节相关性,采用6次多项式模型对梁端位移-温度进行了统计建模,并采用均值控制图法对梁端位移的异常变化进行了判别分类。主梁南北端由于温度引起的梁端位移年变化幅度分别为38．8、37．4cm,而采用均值控制图法可以识别出由于结构损伤所引起的梁端位移0．8cm的异常变化。结果表明,本文方法可以有效地消除温度的季节变化对悬索桥实测梁端位移的影响,较好地识别出结构损伤引起梁端位移的异常变化。     

移动荷载位置对梁裂缝识别的影响研究

利用小波分析方法对移动荷载作用下存在损伤的简支梁进行识别.通过减小弹性模量模拟存在的裂缝,然后分别提取不同时刻梁的各点位移信息和梁不同位置处某点位移随时间的变化曲线,利用Mexican Hat小波对采集的信号进行连续小波变换,讨论了荷载作用在不同位置时,损伤位置处的Lipschitz指数变化情况.同时还讨论了荷载以不同速度移动时对不同位置点处Lipschitz指数的影响和相向移动荷载对损伤识别作用的影响.     

考虑温度影响的结构损伤识别基准有限元模型

介绍了一种基于遗传算法、考虑温度影响的结构损伤识别基准有限元模型建立方法。首先,认为材料(如混凝土)的弹性模量与温度相关,确立了弹性模量和温度的关系模型。然后,基于Matlab建立了一个简支梁的有限元模型,并采用遗传算法进行了4种工况下无温度模型和温度模型的损伤识别,发现无温度模型将温度变化误识别为损伤,而温度模型在不同工况和温度下均能很好地识别出损伤位置和程度,可作为基准有限元模型。随后研究了该文方法的抗噪能力,发现在不同噪声水平下,对于随机噪声和不太高的高斯白噪声具有较强的鲁棒性。最后建立了简支梁试验室模型,进行了振动测试,建立了考虑温度影响的、可用于后续损伤识别的基准有限元模型。     

基于复变量求导及Levenberg-Marquardt法对梁的损伤识别研究

文中结合复变量求导方法,利用Levenberg-Marquardt算法,构建了一种损伤识别模式,并以此实现对简支梁结构的损伤识别。该模式以单元弹性模量的减少模拟损伤,采用有限元方法获得结构的振动加速度响应,构造用振动响应与计算响应差值的最小二乘函数作为目标函数的识别依据。在识别过程中,采用Levenberg-Marquardt算法进行弹性模量的迭代计算,引用复变量求导法解决在识别过程中灵敏度计算困难的问题,并通过极小化目标函数求得损伤的弹性模量。分析了不同工况中有无噪声条件下梁的损伤识别效果。数值算例表明,该方法具有一定的鲁棒性。     

连续刚构桥上部结构施工质量动力评估研究

以云南新庄特大桥为研究对象,基于频响函数模式置信准则的模型修正理论,以梁段刚度为损伤识别参数,运用有限元软件对该桥上部结构不同损伤工况进行模拟分析。分析结果表明,该方法可以准确识别出上部结构的刚度。并测试了该桥在施工过程中的振动响应,对上部结构施工质量采用上述方法进行评价。测试结果表明,上部已施工梁段刚度均优于设计值,施工质量良好。分析结果可为新庄特大桥的施工管理提供依据,并为同类桥梁的施工质量评估提供参考。     

离散空间小波分析的环境荷载下桥梁的损伤识别

利用离散空间小波多分辨分析,分别探讨了匀速简谐汽车作用荷载和随机白噪声作用荷载(模拟汽车与风荷载的耦合)两种环境荷载作用下桥梁已有损伤位置的识别方法。建构了桥梁结构损伤定位的离散空间小波变换的理论模型,同时讨论了不同小波函数的选取及分解层次的确定方法。该方法仅需测量损伤后桥梁的位移或应变响应,不需损伤前后的结构特性,不影响交通。对原始输入的位移信号进行逐步差分前处理使得识别结果更准确。模拟试验表明,离散空间小波多分辨分析是识别环境荷载作用下桥梁损伤位置的准确可靠方法。     

公路桥梁基于模型修正理论的损伤检测

以结构安全状态的理论模型为基础，将结构损伤用系统刚度矩阵参数的变化来描述。从结构模态力余量出发，首先寻找结构的受损伤影响的自由度，然后在误差矩阵范数极小论方法的基础上，提出运用修正矩阵的反复迭代优化，识别结构的损伤的程度。通过对一悬臂梁的模拟损伤识别，考察运用理论模型修正技术进行桥梁结构损伤检测的可行性。