压电阻抗技术在结构健康监测中的应用研究

压电阻抗原理在土木工程结构健康监测中的应用得到越来越多的关注。系统阐述了压电材料、压电阻抗原理、压电材料与被监测结构的相互作用模型,以及基于阻抗信息的监测技术,归纳了压电阻抗技术应用中压电材料尺寸选择、扫描频率选择、感应范围、粘结剂影响、数据采集设备的发展、数据处理方法等方面的研究成果,并对目前存在的问题进行了总结和分析。     

大型桥梁结构健康监测的研究进展

桥梁管理局已经认识到,对大型桥梁实行长期结构健康监测的意义在于保证结构和运行安全,发出损坏和老化的早期预警可以避免昂贵的维修甚至灾难性的坍塌。对大型桥梁建立长期监测系统,一方面是在桥梁正常使用期内评估结构完整性、耐久性、可靠性的信息,制定最佳的维护计划,保证安全运行。     

压电材料在土木工程结构健康检测中的应用

本文对压电材料在土木工程结构健康检测中的应用进行了综述，分析了阻抗法和波动法的基本原理、研究进展、优点和存在的问题等。这二种方法都是主动的检测方法，它们适合干各种土木工程结构，并且压电材料／器件能解决如何激励结构的问题。     

大型复杂结构郑成功雕塑设计关键问题研究

对泉州郑成功雕塑进行结构选型研究,选定板片空间结构组合体系作为雕塑的主体结构方案。通过结构整体稳定分析,揭示了影响结构稳定承载的薄弱环节。根据分析结果可知,郑成功雕塑结构延性较好,虽然存在局部失稳现象,但不会发生整体极值点失稳。利用反应谱分析法和时程分析法进行结构抗震分析,并将结果进行比较。对马腿及马腿基底进行精细分析,可知相比空钢筒马腿,带约束锚栓的异形钢管混凝土马腿承载力更高;马腿基底变形不可忽略。     

基于神经网络方法的EMI结构损伤识别

介绍了利用机电阻抗法对铝板的结构损伤诊断,然后建立BP神经网络模型对铝板的不同损伤状态进行识别。将压电陶瓷片PZT粘贴在铝板的中心,利用压电陶瓷的动态特性和压电系统的耦合作用,用阻抗分析仪测得铝板在不同损伤状态下的阻抗变化曲线。实验采用了三个频率范围进行扫描,经比较后,采用300~450kHz。建立BP神经网络模型,将实测的阻抗曲线数据的一部分作为输入参数,对构建的BP网络进行了训练和验证,然后将剩余的数据用于网络的测试。结果表明,网络收敛且具有较好的识别能力。     

基于ANSYS软件的大型复杂结构可靠度分析

对基于ANSYS软件的大型复杂结构可靠度计算进行了研究。首先 ,针对一次二阶矩法有时不收敛的情况提出了一种改进方法 ,对两点自适应法拟合失效曲面的算法作了修正 ;然后将结构可靠度计算模块连接到ANSYS软件 ,并对大型复杂结构的失效模式作了简要讨论。最后对某大型国家储备粮库筒仓的顶盖和仓壁结构进行了可靠度分析。     

向家坡大型复杂滑坡的坡体结构和变形机理

渝黔高速公路向家坡滑坡属多层、复合式大型滑坡,自1998年至2003年间历经数次整治,多次修建抗滑及防滑工程后均未达到预期效果,2004年再次发生变形。滑坡一旦失稳,会导致已建抗滑工程的链式失效并且直接危及公路安全运营,损失难以估量,不得已再次进行了勘察设计和工程整治。因此,从实际调查出发,分析研究基础资料,认识滑坡变形的真正原因成为彻底治理滑坡的关键。通过进一步调查研究,剖析了这一大型复杂滑坡的坡体结构和变形机理,提出了防治工程措施,并取得了成功,研究成果对同类滑坡的治理具有重要的参考价值。     

基于压电陶瓷传感器的混凝土结构健康监测技术的数值模拟研究

研究混凝土梁在损伤程度相同的情况下,损伤位置与压电陶瓷(PZT)距离同结构导纳的均方根(root-mean-square deviation,RMSD)之间的关系.以及在损伤位置与PZT距离相等的情况下,不同的损伤程度与RMSD指标之间的关系.运用大型有限元通用软件建立了贴有PZT传感器的混凝土损伤粱模型,并对混凝土梁在各种损伤前后的变化进行数值分析,利用RMSD指标评定其损伤程度.结果表明在损伤程度相同的情况下,损伤判定的RMSD指标随损伤位置与PZT之间的距离增大有减小的趋势;在损伤位置与PZT距离相同的情况下,RMSD指标随损伤程度的增加有增大的趋势.同时也证明了利用有限元软件对基于PZT传感器的混凝土结构损伤检测的数值模拟是可行的.     

大型桥梁健康监测研究动态与发展趋势

大型桥梁健康监测是近些年来的研究热点之一。本文首先阐述了桥梁健康监测的内涵及意义,对健康监测系统的组成做了总结,然后从传感器的优化布设、信号处理与信息提取技术、损伤识别技术和安全评估方面对研究现状做了综述,最后针对目前存在的问题指出了未来的研究方向。     

大型复杂结构模糊物理边界划分与多市场竞争控制

基于模糊均值聚类(Fuzzy clustering Method,FCM)理论提出大型复杂结构边界划分方法,通过建立大型复杂结构信息数据矩阵,进而确定数据中心,实现了基于FCM的大型复杂结构边界划分方法。与多市场竞争控制(Multi-Market Based Control,MMBC)理论相结合,形成大型复杂结构分散控制体系。将FCM方法和MMBC理论相结合,对某剪切型半主动控制结构在地震作用下的振动反应进行分析,验证提出的FCM理论应用于子结构边界划分中的有效性,虚拟价格时程曲线反应各子市场价格波动的合理性。分析结果表明,MMBC策略对离散后的子结构中阻尼器出力具有较好的控制作用,同时可以有效减小结构在地震荷载作用下的振动反应。     

土木工程结构损伤诊断研究现状与展望

阐述了结构损伤诊断技术在土木工程结构中的重要性，在综述结构损伤诊断研究现状的基础上，重点介绍了用于土木工程结构的各种损伤诊断方法，并对相关问题进行了讨论和评述，最后对土木工程结构损伤诊断的未来研究方向提出了建议与展望。     

结构健康监测与诊断的研究分析

阐述了土木工程结构健康监测与诊断的相关概念,介绍了一个完整的监测系统的组成,对传统与现在的监测手段进行了对比,最后指出其现存的问题,并对未来发展进行了展望。     

复杂曲面钢结构屋面的数值找形与结构设计

随着市场对大跨度建筑屋面造型个性化要求的逐步提升,传统的解析曲面已无法实现设计师新奇的创意,越来越多的复杂曲面造型受到了设计师的青睐和市场的认可.本文以北京大学体育馆为背景,寻找一种复杂曲面钢结构屋面的数值找形技术(NVRBS技术),阐述其基本原理、应用方法及前景,并对复杂曲面钢结构设计的特点和难点做了分析,得出了对这类复杂屋面设计颇有指导意义的结论.     

多种围护结构在超大面积深基坑工程中的组合设计

超大面积深基坑工程周边环境条件多样,在满足基坑安全和环境保护要求的前提下,多种围护结构的结合应用更为合理和有效。本文以杨浦大学城一期基坑工程为背景,对采用“中心顺作、周边一明一暗顺逆作结合”的方法进行施工的基坑工程的围护结构设计进行了详细的介绍和分析。该工程采用了除型钢水泥土搅拌墙以外上海地区目前常用的所有围护结构形式,多种围护结构形式在基坑工程的整体设计中通过合理的平面组合和空间结合,在工程安全性、合理性、经济性等方面都发挥了更好的作用,为同类基坑工程的设计提供借鉴和参考。     

Application of singular spectrum analysis to structural monitoring and damage diagnosis of bridges

Singular spectrum analysis (SSA) is a novel technique and has proven to be a powerful tool for time series data analysis. Through singular value decomposition of Hankel matrix data, the time series of data can be decomposed into several simple, independent and identifiable components from singular values and singular vectors. It has already been widely applied to process climatic, meteorological, geophysical and economic data. In this paper, we demonstrate that the coupling degree of the 1st and 2nd singular values in SSA contains useful indications on the feature and composition of the analysed signal. The proposed method is successfully applied to the monitoring of structure, such as damage detection of the simulated dynamic system, experimental steel frame, bridge foundation scouring and pier settlement in the laboratory and on-site bridge monitoring during typhoon strike. The proposed algorithm is simple and suitable for structural health monitoring in the field.     

Investigation concerning structural health monitoring of an instrumented cable-stayed bridge

In Hong Kong, a sophisticated long-term structural health monitoring system has been devised by the Highways Department of HKSAR Government to monitor the structural performance and health conditions of three cable-supported bridges. On-structure instrumentation systems for two new long-span bridges are also being implemented. The implementation of these monitoring systems highlights the necessity for developing a monitoring-based structural health evaluation paradigm for long-span bridges. This paper describes the research directed towards this that has been conducted in the Hong Kong Polytechnic University. Taking the instrumented cable-stayed Ting Kau Bridge as a paradigm, the research covers the development of an index system and a database system for monitoring data management, the modelling of the environmental variability of measured modal properties with the intention of eliminating environmental effects in vibration-based damage detection, and the feasibility of using measured modal properties from the deployed vibration sensors for structural damage identification.     

大型火电主厂房钢结构异型节点抗震性能试验研究

通过6个1/4比例钢结构异型节点的拟静力试验,研究了节点两侧梁的截面高度比和轴压比对异型节点抗震性能的影响,获得了异型节点的破坏模式、滞回性能、变形和承载能力.为了研究节点核心区的受剪承载力,试件按强构件弱节点进行设计.试验结果表明:异型节点的破坏模式主要是箱型梁下翼缘周围的焊缝开裂;滞回曲线饱满,刚度退化小,承载力高...     

Development of an integrated structural health monitoring system for bridge structures in operational conditions

This paper presents an overview of development of an integrated structural health monitoring system. The integrated system includes vibration and guided-wave based structural health monitoring. It integrates the real-time heterogeneous sensor data acquiring system, data analysis and interpretation, physical-based numerical simulation of complex structural system under operational conditions and structural evaluation. The study is mainly focused on developing: integrated sensor technology, integrated structural damage identification with operational loads monitoring, and integrated structural evaluation with results from system identification. Numerical simulation and its implementation in laboratory show that the system is effective and reliable to detect local damage and global conditions of bridge structures.