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基于广义局部信息熵的钢筋混凝土梁损伤识别研究
| 论文题名： | 基于广义局部信息熵的钢筋混凝土梁损伤识别研究 |
| 关键词： | 钢筋混凝土桥梁;损伤识别;广义局部信息熵;健康监测;有限元模拟 |
| 摘要： | 公路交通是交通运输系统的生命线工程，而桥梁是公路交通的咽喉，因此桥梁的健康状态是保证交通运输系统正常运行的前提。但随着公路交通量剧增、超重车、环境因素、设计施工的先天不足等原因使桥梁发生各种损伤。因此，对桥梁进行损伤识别研究，保证桥梁正常运行具有重要意义和价值。 损伤识别理论是桥梁健康监测系统必不可少的组成部分，传统损伤识别方法一般要经过复杂的计算或信号变换过程，而且一般只有大桥、特大桥才会进行健康监测。但现今我国即将由桥梁建设进入桥梁养护、维修时期，其中中小跨径钢筋混凝土桥梁占据较大比例，大量中小跨径桥梁需要进行检测和维修加固，所以研究针对中小跨径桥梁的损伤识别方法具有实际意义。 将机械损伤识别中的广义局部信息熵损伤指标引入钢筋混凝土桥梁损伤识别领域，将其扩展到静力测试方面，并将数据处理方法进一步改进，使结果更加直观。该指标理论简单、概念清晰，无需结构无损状态数据，无需有限元模拟。解决了利用传统损伤指标进行损伤识别时需经过复杂计算，结构初始状态数据不易获取，损伤识别精度受有限元模拟精度影响大的问题。 利用有限元分析软件Midas/Civil建立钢筋混凝土梁有限元模型进行模拟分析，得到模型的振型和挠度数据，构造广义局部信息熵指标。研究基于振型的广义局部信息熵时，分析了钢筋混凝土简支梁和三跨连续梁两个模型，利用一阶振型和二阶振型数据构造广义局部信息熵。研究基于挠度的广义局部信息熵时，只进行了简支梁模拟，利用挠度数据构造广义局部信息熵，为了便于后续进行实验验证，分析了4组逐渐减少的数据采样点。对损伤指标进行验证时，分析了指标在损伤定位、损伤定量和抗噪性方面的效果。损伤定位分析了钢筋混凝土梁的单点损伤和多点损伤。损伤程度只进行了定性分析。抗噪性分析了两种噪声水平下的单点损伤和多点损伤。 数值模拟结果表明基于振型的广义局部信息熵可以确定简支梁和连续梁的损伤位置，基于一阶振型的广义局部信息熵可以较好的分析简支梁和连续梁的损伤程度，基于二阶振型的广义局部信息熵在简支梁和连续梁中可以较好的抵抗噪声。基于挠度的广义局部信息熵在采样点数量合适的情况下，可以确定损伤位置，分析损伤程度，并且具有较好的抗噪性。指标的实用性有待进一步实验验证。基于广义局部信息熵的损伤识别方法相比传统损伤指标有一定优势，该指标有望为中小跨径桥梁损伤识别提供切实可行的新方法，为大桥、特大桥监测系统的损伤识别提供新思路。 |
| 作者： | 毛福超 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 项长生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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