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基于结构动力特性的梁桥损伤识别技术研究
| 论文题名： | 基于结构动力特性的梁桥损伤识别技术研究 |
| 关键词： | 梁桥工程;健康监测;损伤识别;动力特性;固有频率 |
| 摘要： | 自20世纪70年代以来，国内桥梁建设工程取得了丰富的成果，很多复杂化、大型化的桥梁相继问世。桥梁结构，作为一个地区交通网络咽喉的重要建筑物，保障其结构的安全性和耐久性尤为重要。我国桥梁数量庞大，许多既有桥梁由于设计、施工、超载、自然腐蚀等原因，出现了不同程度的老化、破损、裂缝等现象。为保证这些桥梁有足够的安全性继续使用，需要监测和评估桥梁结构的损伤状态，从而对桥梁结构进行相应的维修和加固，这个过程就是桥梁健康监测和结构损伤识别。 桥梁健康监测系统的核心内容就是结构损伤识别。结构损伤的出现，表现为实际结构动力特性（固有频率、振型模态参数等）发生改变。因此可以通过对结构动力特性参数的分析，判断结构损伤出现的位置和程度。本文重点研究梁式结构由于损伤引起的固有频率变化，并采用指纹分析的方法，研究结构的损伤定位问题。 论文首先对结构损伤识别进行概述，比较详细地介绍了结构损伤识别的基本方法，着重对比分析了分别基于静力测试和动力测试的损伤识别方法。 其次，介绍梁桥结构动力损伤识别方法，根据理论建立三种损伤识别频率指纹，分别是频率变化比、频率变化平方比和正则化的频率变化率。比较这三种指纹进行损伤识别的精准度，发现正则化的频率变化率指纹单调性最好，结构损伤定位的效果也比较好。再单独讨论正则化频率指纹的稳定性，分析梁的损伤单元宽度对频率指纹的影响，并以梁式结构为例，指出频率指纹进行损伤定位的原则和步骤，并进行有限元模型验证，表明正则化的频率变化率指纹进行损伤定位的精度还是比较高的，值得一提的是，频率指纹对结构对称损伤的定位尚需附加其它识别条件。 然后，对基于动力特性的损伤识别方法中出现的误差进行理论分析，探讨了动力测试误差、模型误差以及算法中存在的数值计算误差。并针对误差来源分析介绍了三种误差影响的减少方法。 最后，介绍了桥梁健康监测系统，论述健康监测系统的构成以及与结构损伤识别的关系，重点说明传感器优化布置在健康监测系统中的意见以及发展前景。 |
| 作者： | 胡廷长 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 张开银 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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