土木工程结构振动损伤识别面临的挑战

近年来,随着传感技术、信号采集与处理等技术的发展,土木结构的损伤识别研究已经提出了很多方法.然而,将这些方法应用于实际工程中遇到了很多困难.基于近20年来国内外基于振动信息损伤识别的研究和应用现状;重点讨论结构损伤识别方法在土木工程应用中面临的挑战,并系统地综述了为解决这些问题而提出的一些方法;对有待于进一步研究的问题进行了展望.     

混凝土拱坝裂缝损伤检测振动法的试验研究

通过一个假想混凝土拱坝的模型试验对混凝土拱坝裂缝损伤检测的振动法进行了研究.试验模拟了一半坝厚深度、3/4坝厚深度和贯穿全部坝厚3种深度的裂缝损伤,通过振动模态测试研究了裂缝损伤对拱坝固有频率的影响,当拱坝出现一半坝厚深度裂缝时,其固有频率就出现了明显的下降,频率下降的规律与数值模拟结果基本一致;基于实测频率数据,采用统计神经网络(SNN)可以检测出一半坝厚深度和3/4坝厚深度裂缝损伤的存在;针对两种损伤指标,利用实测模态振型数据指示裂缝损伤位置的效果进行了比较,结果表明,基于模态应变能变化的损伤指标能够指示出未贯穿混凝土拱坝坝厚裂缝损伤的位置.     

大跨度地下结构振动性态试验研究

介绍了某大跨度地下结构的振动台试验，通过试验对拟定结构的自振频率、阻尼比及动力响应进行分析，并重点分析了地下结构对竖向地震激励的响应。讨论了在不同埋深下，土与结构的相互作用对地下结构抗震性能的影响。     

砌体结构损伤状态的评估

本文在分析砌体结构损伤行为的基础上，提出了损伤评估的数学模型，引入砌体伤值来度量砌体结构的损伤状态，伤值也与结构的可靠性有着密切的联系，以砖墙裂缝为例，本文给出了砖墙裂缝的伤值公式，结果令人满意。     

框架结构损伤识别的试验研究

结构损伤识别是开发结构安全监测系统中的一个重要课题。由于结构频率测试容易测试并且有较高的测量精度,因此成为损伤识别中广泛应用的模态参数。根据模态频率的灵敏度分析,本文提出了一种基于结构损伤前后频率变化测量的损伤参数识别方法,用于确定结构的损伤位置和损伤程度。多种工况的框架结构模型的损伤试验结果表明:对于层间剪切结构,通过结构频率变化率法可以确定结构的损伤位置和损伤程度。     

预应力混凝土结构侧向约束影响的分析方法

提出了超静定预应力混凝土结构侧向约束影响系数的概念与计算方法。在分析了现行常规设计方法承载力计算公式之后,建立了通过次轴力考虑侧向约束影响、通过预应力筋两阶段工作原理考虑侧向约束影响、通过重新定义次弯矩考虑侧向约束影响和通过位移荷载考虑侧向约束影响等四种计算分析方法。分析总结了梁端铰接法、柱底铰接法和子柱法等三种通过构造措施考虑侧向约束影响的方法。为合理设计有侧向约束的预应力混凝土结构提供了依据。     

工程结构损伤识别技术的发展现状

目的：对损伤识别技术的现状作归纳与总结，并对其发展方向进行了探讨。方法：讲述了振动损伤识别方法，小波分析，神经网络损伤识别方法，结果与结论：指出了损伤识别中有待解决的问题及其发展前景。     

基于振动测试的钢桥裂缝损伤检测试验研究

结构损伤的发生会导致质量、刚度、约束条件等物理特性发生变化，进而引起振动特性的变化。利用某小型钢桥为试件开展人工激振试验，对比损伤前后桥身加速度反应功率谱密度变化，检测到钢桥主梁腹板裂缝损伤的发生，并对发生位置准确定位。     

基于振动测试的钢桥裂缝损伤检测试验研究

结构损伤的发生会导致质量、刚度、约束条件等物理特性发生变化,进而引起振动特性的变化.利用某小型钢桥为试件开展人工激振试验,对比损伤前后桥身加速度反应功率谱密度变化,检测到钢桥主梁腹板裂缝损伤的发生,并对发生位置准确定位.     

岩石动态损伤特性的实验研究

利用一级轻气炮技术,对２类岩石进行冲击损伤实验,并对软回收样品进行了超声波测试,得到岩石的动态损伤与冲击波速和超声波传播特性的关系．结果表明声波衰减系数可作为描述岩石动态损伤的主要参量．     

强冲击载荷下岩石损伤特性实验研究

通过在一级轻气炮驱动的平板碰撞实验台进行冲击损伤实验 ,对软回收样品进行超声波测试 ,研究了强冲击载荷下两种典型岩石损伤特性 .结果表明 ,岩石的动态损伤与冲击速度和超声波衰减系数α有关 ,后者较好地反映了岩石的损伤程度 ,可作为构造岩石损伤模型的主要参量     

用非线性映射方法对多因素影响下结构阻尼的研究

提出用非线性映射方法估计结构阻尼并详细阐述计算原理．把每次实验所测的一组数据都看成数据空间某个向量的一组坐标，将高维空间问题转化为低维空间问题，给出了计算框图和算例，该方法使分析结果真实、可靠，为估计结构阻尼开辟了一条新途径．     

结构损伤检测的实验模态分析

阐述了实验模态分析的理论依据，选用工程上常见的矩形截面悬臂梁，通过实验模态分析对结构损伤引起的模态频率移动进行了研究。相对于位移曲率模态，提出了应变曲率模态的方法，并对该方法的有效性进行了实验验证，并就它们在实际应用中的不足之处进行了讨论。比较了位移模态和应变模态的不同响应结果，指出应变模态对局部损伤更加敏感。     

结构损伤动力识别技术的研究与进展

通过对结构损伤的动力识别技术近二十年来国内外研究成果的总结,阐述了结构损伤动力识别研究的发展历程。首先介绍了结构损伤动力识别技术的基本原理,然后从三个方面,即结构损伤的动力识别机理、结构损伤的动力识别参数和结构损伤的识别算法,分别探讨了结构损伤动力识别技术的发展现状和面临的问题,最后对结构损伤动力识别的未来研究趋势进行了展望。     

一种两阶段结构损伤识别方法研究

采用曲率模态结合模态应变能对结构的损伤位置和损伤程度进行了识别研究。首先采用改进的曲率模态识别出结构损伤的大体位置,然后采用模态应变能方法对损伤位置的单元进行损伤程度识别。在损伤程度识别时考虑了功能强大的BP神经网络方法。最后,为了验证该方法的有效性,采用了一数值模拟案例进行分析。数值模拟结果表明:曲率模态能够有效地识别出结构的损伤位置,模态应变能能够有效地识别出单元的损伤程度。     

基于动态响应特性的点焊疲劳损伤参量

针对不同疲劳损伤累积量,研究了点焊疲劳试件的固有频率变化特性.研究结果表明,试件的固有频率与所承受的循环数比成非线性关系.提出了一个由固有频率相对变化来描述的疲劳损伤参量,并利用疲劳损伤理论,建立了非线性疲劳损伤演化模型.结果表明,所提出的疲劳损伤参量能够很好地描述点焊接头疲劳损伤特性,疲劳寿命预测误差在两个因子之内.     

基于Hilbert-Huang变换的结构损伤诊断

对Hilbert-Huang变换(HHT)在结构损伤诊断中的应用进行了分析。Hilbert-Huang变换是一种适用于非线性、非平稳信号，且具有自适应性的新的数据处理方法，将该方法应用于结构的反应分析，能有效地提取结构的损伤特征，从而对结构的健康状况进行诊断。分析实例表明了该方法的有效性和实用性。     

地震作用下抗震与隔震连续梁桥动力响应试验研究

针对某跨海连续梁桥的抗震和隔震性能,通过将其简化,并根据相似比1∶10制作该梁桥单墩抗震与隔震试验模型,采用铅芯橡胶隔震支座,进行抗震及隔震地震模拟振动台试验,研究分别采用120、600、1 200和2 400年一遇地震波输入时结构的加速度响应、隔震支座剪力、墩顶剪力和隔震支座滞回性能,并根据单墩低周往复加载试验结果,判别在不同地震波作用时抗震桥墩和隔震桥墩所处的状态。试验结果显示:隔震后梁桥上部结构地震加速度响应在120和600年一遇地震时减小为抗震结构加速度响应的54%和55%;随着结构响应的增加,隔震位移越大,隔震支座耗能能力越强;采用隔震后,在2 400年一遇地震时,隔震梁桥整个桥墩在弹性范围内,桥墩地震响应小于开裂荷载,而抗震梁桥在600年一遇地震时,桥墩已达到开裂荷载。