斜拉桥结构损伤定位的组合敏感指标法

研究斜拉桥结构在斜拉索和主梁组合损伤条件下的损伤定位问题。根据斜拉桥的受力特点，将其看作由斜拉索、主梁以及索塔组成的组合结构，对于斜拉索和主梁分别选取相应的损伤敏感指标，首次提出了斜拉索损伤定位的斜拉索索力指标，在此基础上提出了斜拉桥损伤定位的组合敏感指标法。为了降低测试数据噪声对损伤定位的影响，引入蒙特卡罗法提高方法的准确性和鲁棒性。对一斜拉桥结构进行了损伤识别的数值模拟分析，研究表明该方法仅需不完备的低阶振型模态和索力测试数据，即可实现斜拉索和主梁组合损伤的准确定位。     

斜拉桥桥面结构损伤位置识别的指标比较

以香港汲水门大桥为背景,应用高精度三维有限元模型,对斜拉桥桥面结构损伤位置识别的模态曲率指标、模态柔度指标和斜拉索张力指标进行了比较研究.主要比较了(1)在无噪声情况下,三损伤指标对各种不同损伤情况的识别效果;(2)三损伤指标对损伤程度的敏感性;(3)三损伤指标的抗噪声能力.获得以下结论:(1)曲率和柔度指标在损伤定位上对不同类型的损伤情况显现一定的互补性;(2)同曲率和柔度指标比较,索张力指标对不同的损伤程度呈现较好的稳定性;(3)对大多数损伤情况,柔度指标的抗噪性最好,曲率指标最差.     

基于斜拉索振动测量与神经网络技术的斜拉桥损伤位置识别方法

以香港汲水门大桥为背景,探讨了斜拉索张力指标和神经网络技术相结合对桥面结构损伤的定位或分类方法。基于高精度三维有限元模型,采用BP网络,模拟了12种可能的损伤情况的定位。以不同损伤程度下斜拉索张力指标作为神经网络的训练与测试输入,由神经网络的输出来指示损伤位置。该方法的突出优点是只用到少量斜拉索的局部模态的基频,就能获得较好的识别结果。而对少量斜拉索的局部模态的基频测量要比其它面向损伤检测的测量容易得多。另外,该方法可十分方便地推广应用于悬索桥的桥面损伤定位。因此,该方法具有重要的实用价值。     

大跨斜拉桥扁平钢箱梁的多尺度损伤分析研究

以润扬大桥斜拉桥为分析对象,提出了扁平钢箱梁结构的多尺度损伤分析方法。采用子结构方法将钢箱梁结构全尺度动力响应和细节尺度构件损伤相互衔接实现多尺度损伤分析。在此基础上对模态曲率、模态应变能、模态柔度和斜拉索索力指标的损伤识别效果进行了比较研究。分析结果表明:(1)无噪声情况下,除了模态柔度指标不能够正确识别钢箱梁腹板损伤以外,各损伤指标均能正确识别其余所有损伤工况。(2)对大多数情况,柔度指标的抗噪性最好,曲率指标和应变能指标次之,索力指标最差;(3)应变能指标和柔度指标在钢箱梁结构损伤定位上具有一定的互补性。     

基于斜拉桥的混沌指标分析研究

针对斜拉桥具有较强非线性的特点,采用当今非线性领域的混沌理论进行分析。通过采用混沌指标lyapunov指数较好证明了斜拉桥混沌现象的存在,说明了斜拉桥具有较强非线性的特点。混沌指标在桥梁领域的实际运用,为以后桥梁在设计、施工与运营管理等方面提供指导。     

基于证据理论的结构损伤识别研究

基于多源损伤信息可以有效解决由多种不确定性所导致的损伤误判问题。将证据理论作为理论基础，研究基于多源信息的损伤识别方法。为了充分体现不同证据在重要性、可靠性方面的差异，在考虑实际损伤识别过程的基础上，提出了基于先验和后验可靠性联合校正的证据合成方法。损伤识别试验研究表明，所提出的证据合成方法优于经典的D—S合成法则；相对于传统的基于单一损伤信息的损伤识别而言，基于多源损伤信息能够有效降低损伤误判的可能性，获得准确性、鲁棒性更好的损伤识别结果。     

基于数据融合的结构损伤识别方法研究

为提高结构损伤识别的准确率,在大型复杂土木工程结构的健康监测中引入多传感器数据融合技术,提出了基于数据融合技术的结构损伤识别方法的实用模型,建立了结构损伤识别方法的评价指标,并通过钢筋混凝土板试验分析了常用的数据融合方法——Bayes方法和D-S证据理论的有效性。分析结果表明:采用数据融合技术,结构损伤识别方法的评价指数更高,即结构损伤识别的效果更好。     

基于应变模态差分原理的直接定位损伤指标法

目前应变类损伤指标大多数只能利用损伤前后的模态参数进行损伤定位，但要得到损伤前的模态数据非常困难，难以在土木工程中推广应用。为此提出了无健康标准下基于损伤应变模态差分原理的直接定位损伤指标法ISMSD（Strain Mode Shape Difference），只需利用损伤后应变模态数据即能定位损伤。推导了损伤应变模态等间距和不等间距差分格式。在综合考虑相邻两有效极值点间有效距离比、有效极值之差绝对值、有效极值绝对最大值的基础上，建立了直接定位损伤指标数学模型。根据理论推导和数值仿真统计分析，提出损伤位置判定准则：若某点的每阶指标值均最大，则该点有损伤；若某点的某阶或多阶指标值越大，则该点损伤可能性越大；对于某阶节点损伤，则可通过其余阶的指标值定位损伤。该指标能正确地判定损伤位置，尤其是损伤量较小情况。     

环境激励及噪声干扰下斜拉桥的损伤定位方法

损伤识别是结构健康监测的核心技术之一,但至今仍没有很好的解决方法.测试噪声及各种环境不确定性干扰所导致的模态参数识别精度不高是制约损伤识别技术走向实用化的关键问题之一.针对这种情况,考虑到噪声干扰的随机性及损伤特征的稳定性,提出了基于三点直线拟合曲率的损伤综合定位方法.此方法表述如下:利用结构损伤前后多次识别得出的模态振型求得一组曲率差,将这一组曲率差中稳定为正的位置认定为损伤位置,将时正时负的位置认定为无损位置.在滨州黄河公路大桥有限元模型上进行了损伤定位的仿真分析,仿真中对滨州黄河公路大桥有限元模型共设置6种损伤情况,分别研究了在2%和5%噪声水平下的损伤定位效果,结果表明,此方法抗噪声能力较强,除上述第2种损伤情况外,其余损伤位置均能可信地判定.     

基于D-S证据理论的结构多精度损伤识别结果融合方法

在结构的损伤检测中，由于传感器数目、测试噪声等因素，限制了结构损伤检测与识别的能力。不同的损伤识别方法在检测过程中识别的精度不同，使用单一的损伤检测识别方法所获得的信息是不全面的。将Dempster-Sharer证据理论应用于结构的损伤识别中，将各种识别不同精度的检测方法融合，使最终识别的结果更为可靠、精确。通过对钢梁结构损伤识别的模拟计算，验证了D—S证据理论在融合多种不同精度损伤识别方法中的有效性。     

基于模型试验的悬索桥结构损伤识别研究

通过整桥模型试验, 探讨了悬索桥结构损伤识别方法. 首先面向损伤识别研究设计制作了长10m的悬索桥试验模型, 并通过模型误差分析建立了相应的高精度有限元模型. 基于悬索桥结构健康监测和试验检测的主要常用参数以及这些参数对结构损伤的灵敏性和相关性研究, 确定损伤识别策略. 采用有限元模型模拟可能的损伤工况, 从而生成BP网络的训练样本数据. 再将试验模型作为“实际结构”通过损伤模拟试验生成网络测试数据. 就试验模拟的损伤情况而言, 对损伤位置的识别准确率达到了86%, 相应的损伤程度识别精度也达到可接受程度. 显示了该方法较好的应用前景, 对基于监测系统的悬索桥健康状态识别与评价具有参考意义.     

大跨度斜拉桥损伤识别的三步法

大跨度斜拉桥是交通线上的重要结构,对其健康状态进行监测具有重要价值。以位于广东新会的崖门桥(双塔刚构体系预应力单索面混凝土斜拉桥)为工程背景,探讨了结构动力损伤识别的基本步骤以及利用结构动力损伤识别三步法对大型工程结构进行损伤识别的有效性。结果表明结构动力损伤识别三步法对大跨度斜拉桥的损伤识别具有较好的适用性,适合在大跨度斜拉桥的健康监测中应用。     

基于频率响应的不同结构损伤识别方法研究

为了解决结构损伤中的刚度和质量识别问题,将测量的响应位移应用于结构的损伤识别中,并提出了多频率激励损伤识别方法和改进的单频率激励损伤识别方法。对于多频率激励情况,首先分析了结构损伤的基本理论,然后推导了其刚度损伤指标和质量损伤指标的识别公式;对于单频率激励情况,则首先根据结构的刚度特性和质量特性确定结构损伤的简化定位方法,在此基础上提出了其相应的迭代改进策略,以提高识别的精度。数值仿真结果表明:对于刚度影响占主导地位的桁架结构,多频率激励法对于刚度损伤的识别效果较好,对于质量损伤的识别效果较差;而采用改进的单频率激励识别策略,则可以更好的识别出刚度和质量的损伤,其识别结果优于多频率识别法和简化单频率识别法。     

钢箱梁斜拉桥锚拉板式索梁锚固结构的试验研究

斜拉桥的索梁锚固结构受力集中、构造复杂。介绍了锚拉板式索梁锚固结构的特点及其在大跨斜拉桥中的应用,通过对广东湛江海湾大桥锚拉板式索梁锚固结构进行足尺模型静力试验,得到静力荷载作用下锚拉板式索梁锚固结构各测点应力。结合有限元分析和模型试验结果,分析了锚固结构的应力分布及传力机理,锚拉板式索梁锚固结构的设计方案及制造工艺得到了验证。根据Von.Mises强度理论,对锚固结构的承载能力做出了评价,得出一些有益的结论。     

CFRP拉索设计对大跨度斜拉桥力学特性的影响

以跨度600m～1400m的桥梁为对象,对碳纤维拉索在不同跨径斜拉桥中的适用性和经济性进行了研究。通过活载作用下的最不利内力和变形、抗风性以及弹塑性稳定性、振动特性等方面的对比,分析了碳纤维拉索在各种大跨度斜拉桥中的适用可能性。研究结果表明:碳纤维拉索的刚度虽然低于钢索,但使用这种材料不影响大跨度斜拉桥的结构设计内力,相反由于拉索使用效率的提高和较高的侧向刚度有利于主梁结构的设计。碳纤维拉索的设计安全系数在2.5～3.5之间可以满足桥梁结构设计的强度和刚度要求。但经济性是影响碳纤维拉索适用于跨度小于1000m斜拉桥的重要因素之一。