基于振动特性的U形梁损伤识别

随着U型梁的应用越来越广泛,由于施工缺陷以及服役期间受到环境和荷载的影响,结构的敏感部位会发生不同程度的损伤。为了保障U型梁桥的运营通畅和降低维修成本,就需要对桥梁损伤部位进行准确迅速的识别定位。通过对实验室现有缩尺U形梁进行静力加载试验,同时对空载下的U形梁进行动测试验并采集信号得到损伤前后的模态参数。基于频率和振型这两个结构振动特性,以频率平方比和模态曲率差为指标对道床板损伤部位进行识别。结合有限元模拟与试验结果可知:从频率角度识别U型梁的结果不理想,但模态曲率差对其损伤位置及程度有一定识别能力。     

基于斜率模态的统一化损伤识别指标研究

提出了一种基于规则结构第一阶频率斜率模态的梁式结构损伤定位与程度识别方法.分析比较了第一阶位移模态及其斜率模态对于结构系统参数的敏感性.结合有限元模型,形成一系列以斜率模态为基础得到的统一化损伤识别指标(UDI),以该指标表现出的损伤状态在不同损伤工况下对于任意楼层损伤程度都具有稳定性,这样就避免了大型损伤特征矩阵的计算.使用UDI指标对一剪切型梁在单损伤与几种多损伤工况下进行了损伤识别与定位,并且分析实际结构与数值模型系统参数存在误差的情况下的识别效果.还考虑了减少测点布置后的损伤识别效果,且对识别误差的原因进行了分析.研究结果表明:基于第一频率斜率模态的UDI指标在具有近似数值模型的条件下,能够确定损伤位置并且可以较精确地估计损伤程度,而且识别速度快.     

基于单元应变模态差的网架结构损伤诊断研究

对具有一定程度损伤的网架结构来说,常规的结构有限元分析或实验模态分析得到的位移模态和频率难以有效地反映结构的损伤状况。为了提高诊断效率与诊断结果的可靠性,根据空间杆系结构的受力特点,利用两节点空间铰接杆单元有限元法,由节点位移模态推导出单元应变模态,提出采用结构损伤前后的单元应变模态差作为网架结构损伤定位的识别指标,并以损伤单元应变模态的差值大小确定损伤程度。通过对一个典型网架结构的数值模拟研究表明:该方法能够在低阶模态条件下,有效识别网架结构不同位置和程度的局部损伤;且在一定噪声水平下具有较强的鲁棒性,适用于实际观测条件下的网架结构损伤定位。     

基于应变模态的结构损伤识别与定位研究

探讨了用应变模态对结构损伤进行分析的原理及损伤识别与定位的方法。以悬臂结构为研究对象,分析比较了因结构损伤引起的自振频率、位移模态和应变模态的变化。结果表明,应变模态对结构局部损伤的反应敏感,是对结构进行损伤诊断的较理想的损伤识别指标。     

基于模态灵敏度分析的框架结构损伤识别:灵敏度分析

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。基于模态频率的灵敏度分析,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。     

基于改进后的BP神经网络在混凝土桥梁损伤识别中的应用研究

混凝土桥梁的损伤识别与定位是目前的研究热点之一。本文在传统BP神经网络的基础上对其进行改进,并将改进后的BP神经网络应用在混凝土桥梁损伤定位与识别过程中。首先建立了识别桥梁的数值有限元模型,然后得到不同损伤情况下的桥梁自振频率和曲率模态值。将自振频率和曲率模态值作为改进后BP神经网络的输入参数,以有限元单模型中的损伤位置和损伤程度作为输出值,进而实现对桥梁结构的损伤定位和损伤识别。最后通过南京浦仪公路混凝土简支梁和连续梁为工程背景进行了验证。结果表明：采用改进后的BP神经网络可以很好的实现对桥梁的损伤定位和损伤程度的识别,并且具有很好的识别精度。即使在噪声存在的情况下,改进后的BP神经网络仍然可以达到很好的识别效果。     

张弦拱桁架结构基于模态参数的损伤识别试验（英文）

张弦桁架结构是是由上部刚性拱桁架与下部柔性拉索通过中部撑杆组合而成的一种自平衡体系,具有受力合理、承载能力高、造型轻盈、跨度大等优点,被广泛应用到大跨钢屋盖结构中。但张弦桁架结构规模大、服役期限长,所处环境状况复杂,受到的荷载作用具有随机性,发生损伤的潜在危险性较大。此类结构一旦出现损伤会对结构的正常使用产生影响,甚至可能引起连续倒塌,因此研究张弦桁架结构在运营期的损伤识别具有重要的现实意义。但张弦梁结构中存在拉索、撑杆和桁架等不同类型杆件,受力机理更加复杂,其损伤识别与常规桥梁式结构或多高层建筑结构存在明显差异,目前针对张弦桁架结构的损伤识别尤其试验研究很少。因此,针对张弦桁架结构基于模态参数的损伤识别方法开展试验研究。通过对某火车站顶棚结构进行缩尺简化,设计制作了两榀张弦桁架试验模型。两榀试验模型结构尺寸相同,模型总长6 m,矢高0. 4 m,垂度0. 4 m,上部采用倒三角立体桁架,每两个节点之间由四角锥基本单元构成,结构中部均匀布置5根对称的圆钢管撑杆,下部布置直径8 mm的钢丝绳拉索,并施加2 kN预应力;试验模型一端为固定铰支座,另一端为滑动铰支座,并在结构两侧设置刚架作为受压桁架侧向支撑。两榀试验模型构件截面尺寸不同,模型1相对于模型2杆件截面尺寸较小;荷载施加情况不同,模型1未施加外荷载,模型2在模型上弦杆布置质量块模拟结构正常使用状态的荷载。试验采用不同截面尺寸杆件替换正常杆件的方法来模拟结构损伤,即通过降低截面刚度的方法来模拟杆件损伤,根据杆件截面积丧失程度定义损伤程度。试验设计了弦杆单损伤、多损伤、索撑损伤等不同程度以及不同位置的损伤工况,通过动力检测获取试验各工况前三阶模态参数:采用单点拾振、多点激励的方式进行试验,即将加速度传感器安装在桁架上弦杆件的4号节点处,然后用力锤依次对1～14号节点进行锤击,每个节点锤击激励1 min,通过动态信号采集仪采集加速度信号;根据不同工况替换相应损伤杆件,依次采集加速度信号;接着利用TSTMP模态分析软件处理加速信号,获取张弦桁架每个工况的频率与振型等模态数据,以用于之后的损伤识别分析。张弦桁架结构相对复杂,杆件繁多,可能发生损伤的部位较多,单一损伤识别方法无法一次检测出结构各部分的健康状态。因此将张弦桁架结构分为上部刚性桁架与索撑体系两部分,针对各组成部分的特点,采用基于振动模态参数的组合识别方法对张弦桁架试验结果进行分析:上部刚性桁架对结构整体频率影响较小且杆件连续,运用曲率模态差和模态柔度差曲率对其进行损伤识别;下部索撑体系杆件相对独立且单元数量相对较少,通过选取正则化频率变化率建立索撑体系频率指纹库的方法对其进行损伤识别。曲率模态差是从结构各阶模态振型入手,对结构的振型进行差分得到模态曲率,再通过计算结构损伤前后曲率模态的变化得到。模态柔度差曲率是从结构的柔度矩阵入手,由损伤前后结构的各阶振型和频率共同得到结构柔度矩阵差,再对其对角元素差分得到。上部刚性桁架进行损伤识别时,根据结构损伤前后的模态数据计算绘制曲率模态差和模态柔度差曲率曲线,曲线突变最大处判定为桁架杆件损伤位置。正则化频率变化率是从结构各阶频率入手,计算结构损伤前后的频率变化率并对其正则化得到。由于其仅是损伤位置的函数,与损伤程度无关,因此建立频率指纹库时仅需考虑每个构件的一种损伤工况,减小了样本量。索撑体系进行损伤识别时,首先建立索撑体系频率指纹库,即预先假定各种损伤工况并依据结构理论模型进行有限元分析,计算得到对应的正则化频率变化率,从而建立频率指纹库;再由实测得到的结构固有频率,计算某工况下的正则化频率变化率指标,与频率指纹库进行对比,两者最接近处判定为索撑体系损伤位置。采用张弦桁架的组合损伤识别方法分析试验数据,结果表明:1)基于前三阶频率的正则化频率变化率指标可以有效识别索撑体系的损伤。但由于索撑单元均具有对称性,因此正则化频率变化率指标无法判断对称单元的损伤情况,需要进一步验证。2)曲率模态差法和模态柔度差曲率法均能够较好地识别上部刚性桁架结构的单损伤和多损伤,但其对不同位置杆件的损伤识别效果略有不同。由于下弦杆直接与撑杆相连,受撑杆影响较上弦杆大,因此曲率模态差法和模态柔度差曲率法对上弦杆的识别效果优于下弦杆。3)曲率模态差法和模态柔度差曲率法均可以通过曲线定性判断上部刚性桁架杆件的损伤程度,损伤程度越大,曲线突变程度也越大。另外,越高阶曲线突变程度差距越小,因此应利用低阶模态数据定性判断损伤程度。4)与曲率模态差法相比,模态柔度差曲率曲线在非损伤位置突变小,曲线更稳定,受非损伤位置的干扰较少,识别效果更好。基于越多阶模态数据获得的模态柔度差曲率,其曲线在损伤位置发生的突变越明显,且基于前三阶模态数据得到的模态柔度差曲率完全可以满足损伤识别的精度要求。另外,越高阶振型数据得到的曲率模态差曲线突变越大,但其受干扰也越大,一般运用前两阶曲率模态差曲线可以得到较好的损伤识别效果。     

基于动力特性的复合支柱绝缘子节点损伤识别方法研究

以支柱类复合电气设备为研究对象,分析了结构损伤对其自振频率、振型等动力特性的影响,并通过预设损伤,运用基于动力特性的识别方法进行损伤识别分析。结果表明,绝缘子节点发生损伤会导致结构自振频率降低,且节点损伤程度越大,结构自振频率下降幅度也增大。通过损伤前后结构自振频率变化的平方比可快速准确定位绝缘子节点损伤位置,而采用基于振型曲率模态的损伤识别方法,不仅可以识别出支柱绝缘子发生损伤的位置,还可以判断其损伤程度。     

基于自振频率的悬臂梁损伤识别方法

梁的损伤识别是损伤检测理论中最基本、最具有代表性意义的工作.寻找基于频率的结构损伤识别和定位的参数,并证明这些参数仅与损伤的位置有关,而与结构损伤程度无关.然后建立悬臂梁损伤定位通用频率指纹库,并通过数值算例和具体试验验证该频率指标用于悬臂梁损伤定位的有效性、实用性及其准确性.最终找到一种比较实用的悬臂梁损伤定位方法,从而为结构损伤识别理论在工程实际的应用提供方便.     

基于神经网络的框架结构损伤多重分步识别

提出了基于神经网络的框架结构损伤多重分步识别方法,建立了用于框架结构损伤识别的高效神经网络。根据构件损伤的多重分步识别思路,把构件损伤识别过程分为:利用神经网络建立损伤异常过滤器对构件损伤进行预警;以频率构造的组合指标作为神经网络输入向量,对构件损伤进行初步定位;以频率和模态振型构造的组合指标作为神经网络输入向量,对构件损伤进行具体定位;以频率平方变化率作为神经网络输入向量,对构件损伤程度进行识别。最后针对三跨四层的框架结构进行了损伤识别数值模拟。结果表明:基于神经网络的框架结构损伤多重分步识别方法简化了网络的结构,能够有效地对框架结构损伤进行预警、定位和定量。     

混凝土结构中钢筋锈蚀机理、特征及检测评定方法

论述了几种钢筋锈蚀的机理及相应的损坏特征 ,给出了钢筋锈蚀的外观检查方法以及电位、电阻评定方法 ,并提出了钢筋腐蚀混凝土开裂锈蚀量评估方法 ,可供混凝土结构耐久性评估时参考。     

在役钢筋混凝土受弯构件承载力评估方法

在分析钢筋锈蚀造成钢筋混凝土构件力学性能退化的基础上,根据钢筋混凝土构件碳化锈蚀规律及混凝土保护层锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀深度的关系,提出了保护层锈胀开裂前和锈胀开裂后钢筋混凝土受弯构件承载力评估方法,可为在役钢筋混凝土结构耐久性评估及修复决策提供理论依据。     

5.12汶川大地震中钢筋混凝土框、排架房屋震害现象的调查分析

通过对5.12汶川大地震不同地震烈度区域的钢筋混凝土框、排架房屋不同受损形式与程度的调查分析,发现地震烈度大于此类结构设防烈度1~2度及以上时大部分出现严重损坏,极少部分由于设计不合理、施工质量较差等因素引起倒塌的现象,总结了此类结构设计施工的注意事项,可供灾区重建的工程技术人员、施工人员等参考。     

混凝土中消除氯离子的原理与应用

混凝土碳化或氯离子侵入混凝土都能导致混凝土中钢筋发生腐蚀 ,而氯离子腐蚀钢筋引起的后果更为严重。防止和减缓钢筋腐蚀是改善和提高混凝土结构耐久性的主要途径。防止和治理钢筋腐蚀的方法很多 ,但在经济和技术上都有局限性。研究了用除盐法直接排除混凝土中的氯离子 ,对混凝土中的钢筋腐蚀进行治理的原理 ,介绍了除盐法的工艺及应用效果 ,分析比较了除盐法与其它电化学方法的防治效果 ,讨论了除盐对结构受力性能的影响等。     

大气环境条件下混凝土保护层取值的研究

混凝土中钢筋锈蚀和混凝土保护层锈胀开裂是钢筋混凝土结构使用极限状态的重要标志,是决定钢筋混凝土结构保护层厚度取值的重要条件。通过混凝土中钢筋开始锈蚀条件的研究和混凝土保护层锈胀开裂条件的研究,建立了碳化腐蚀条件下混凝土最小保护层厚度的确定方法。经过大量计算,分析了影响大气环境条件下混凝土最小保护层厚度取值的因素,给出了我国几个典型城市混凝土最小保护层厚度的分析结果。     

慎用氯盐除冰剂和防冻剂

钢筋砼是当今世界应用最广的建筑结构材料，然而越来越多的钢筋砼结构遭受钢筋腐蚀破坏和导致过早地失效，其主要原因归于氯盐的侵入。本文阐述以氯盐作为道路除冰盐和作为砼防冻剂的条件下，所造成的危害作用。     

Integration of the effects of airborne chlorides into reliability-based durability design of reinforced concrete structures in a marine environment

In this paper, the hazard curve associated with airborne chlorides in a marine environment and the computational procedure to obtain the probability of occurrence of corrosion cracking in reinforced concrete (RC) structures are presented. A method for integration of the effects of airborne chloride into reliability-based durability design of RC structures in a marine environment is proposed. By using this method, it is possible to determine the probability of corrosion cracking due to airborne chlorides, regardless of region, distance from coastline, and the properties of the concrete controlled by the water to cement ratio.     

某铸造厂房结构腐蚀损坏的综合加固处理技术研究及应用

某厂房结构腐蚀损坏严重 ,对各构件分别采取相应的加固方法 ,使用了粘贴碳纤维布、植筋、环氧树脂压力灌缝、体外预应力等多项新技术。经计算分析 ,对预应力屋架较准确地施加了新的预应力     

锈蚀钢筋混凝土保护层破坏模式

本文采用弹性力学及有限元方法，分析钢筋锈蚀产物体积膨胀在周围混凝土中的应力分布。提出了混凝土保护层四种破坏模式：直角破坏、楔形破坏、垂直方向顺筋开裂及整层破坏。工程调查结果与本文提出的四种破坏模式吻合较好。     

混凝土中钢筋腐蚀破坏与修复对策

在综合了国内外钢筋锈蚀破坏情况的基础上，阐述了对因钢筋腐蚀引起钢筋混凝土建（构）筑物破坏进行评估的重要性、及其修复方案的分析和选择的基本原则；重点介绍了目前国内外适用的数种修复方法和修复材料。