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原文传递基于模态应变能的梁桥损伤识别

论文题名：	基于模态应变能的梁桥损伤识别
关键词：	梁桥损伤识别;模态应变能;噪声影响;识别率;蒙特卡罗法
摘要：	由于各种因素作用，土木工程结构将不可避免地产生可能导致严重后果的损伤，因此，对土木工程结构进行健康监测很有必要。结构损伤识别的理论和方法是结构健康监测研究的核心，结构损伤识别问题就是要根据结构表现出的性态去判别结构损伤位置和损伤程度。本文基于模态应变能的基本理论，根据损伤前后结构振型的改变求出模态应变能变化率，将其作为桥梁结构损伤识别的指标并加以应用。本文利用该损伤指标分别对混凝上简支梁和连续梁的损伤进行了数值仿真模拟和计算分析。通过减小弹性模量来模拟刚度折减，通过MIDAS软件得到模型损伤前后振型，自编MATLAB程序求得单元模态应变能变化率从而识别损伤。数值结果表明，通过对一处或多处损伤，不同程度损伤、不同位置损伤的识别，可发现使用第一阶模态振型至前五阶模态振型，都能较好地识别简支梁或连续梁的损伤位置，损伤位置的模态应变能变化率大于未损伤位置；运用同阶模态进行计算时，随着损伤程度的增大，损伤单元模态应变能变化率也随着增大，由此可定性地估计损伤程度的大小。数值结果也表明简支梁的损伤识别效果好于连续梁。模态应变能法的抗噪声能力是本文研究重点。本文引进蒙特卡罗法，通过对损伤后振型加入噪声模拟实测误差，进行足够次数试验，自编matlab识别算法程序统计总识别次数和每次单元模态应变能变化率，就可得到稳定的在不同噪声和不同损伤程度影响下的损伤识别率和模态应变能变化率平均值，由此可以认识它们的变化规律，认识同一噪声下不同损伤程度时各单元模态应变能变化率平均值的变化规律。噪声影响下得到的数值结果表明，在同等条件下，模态组合阶次越多识别效果越好；损伤程度越大识别率就越好；损伤程度越大或噪声水平越大，损伤单元的模态应变能变化率就越大。在各种损伤程度下，若损伤识别率较大时，各单元模态应变能变化率相对大小和没有噪声时基本相同。
作者：	张吉刚
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	单德山
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文