基于ETM的结构地震损伤评估

耐震时程法(ETM)是一种新的结构抗震性能评估方法，它所用的时程曲线具有地震强度随时间而增加的特点。基于《建筑抗震设计规范》(GB 50010—2010),采用最小二乘函数合成了3条耐震时程曲线。以装配式基础隔震结构为例，分别对结构进行10条天然地震波作用下的增量动力分析(IDA)和3条耐震时程作用下的非线性时程分析，对比研究了结构在不同地震强度下的最大顶点位移、最大层间位移角和最大隔震层位移。并将最大层间位移角作为指标代入结构抗震失效概率公式，通过易损性计算即可得到结构在不同耐震时间下的损伤指数期望值，可以此为依据来评估结构的损伤。分析表明，以最大层间位移角作为指标，ETM与IDA所得的结构损伤值吻合程度较高，但其计算量较IDA大大减小，因此对于结构的抗震损伤评估而言，ETM是一个高效的计算方法。     

基于SHPB试验的钢纤混凝土损伤研究

通过SHPB试验得到压杆中入射波与透射波应变随时间变化的时程曲线,求得在不同应变率条件下被测混凝土材料的应力与应变的关系,然后对混凝土的损伤因子采用Weibull函数,通过拟合得到了混凝土材料在冲击载荷下损伤因子的变化,确定了影响损伤因子变化的参数.对透射波的测量采用了半导体应变计技术,测量结果表明,半导体应变计技术可以较好的用在较弱的透射波测量.     

利用承受时间方法评估钢框架的结构损伤

在持续时间方法中，结构受到逐渐加强的地面加速度影响，并根据其在预定耐力标准中所能承受的最长时间判断其抗震性能。承受时间方法是将损伤指数作为耐力准则。将钢框架非线性时程分析中得到的各种损伤指数的数值，与同样加速度水平下持续时间方法中得到结果相对比。     

结构损伤指标研究综述

结构震害指数是评价某个结构或构件在受到地震作用后破坏状态的无量纲指数,是工程师在地震后对受损建筑做出处理决策的重要理论依据。它分为整体损伤指标和局部损伤指标。大多数局部损伤指标在本质上是累积性的。整体损伤指标可以通过结构所有的局部损伤指标加权平均得到,或是通过比较地震前后结构的模态属性得到。对国际上较常用的震害指数计算模型进行了介绍和评述,分析了这些模型的优缺点,在此基础上提出了震害指数今后研究和发展方向的建议。     

应用小波分析进行结构健康诊断

研究了离散小波变换在混凝土框架结构损伤识别中的应用。作者通过对结构自由振动下的时程曲线做离散小波变换确定了结构刚度变化的损伤位置和损伤时刻。研究结果验证了小波变换在实际结构的损伤时别中应用的可行性。     

柜架结构损伤数值模型的固有频率分析

选取框架结构作为以结构损伤诊断的模拟对象,通过solid Works建模软件,建立了结构中最常见的框架结构损伤数值模型,实现了对结构损伤的精确模拟.利用该模型,通过改变损伤程度、损伤位置等重要结构损伤参数,进行了自振动力试验分析,得到了以结构固有频率为代表的特征参数的结果对比,初步总结了框架结构损伤前后结构特征参数的变...     

分阶段结构损伤诊断方法

在现有分步损伤诊断方法的基础上,提出了一种3阶段结构损伤诊断方法.通过对遗传算法的特点进行分析,提出以逐步评定并排除无损单元的思路来处理结构损伤诊断问题.提出的分步方法中,应用了多次灵敏度遗传算法计算来进行无损单元排除,同时结合残余力向量指标对损伤大致位置进行判断.算例证明,在单纯用1种方法难以完成损伤诊断的情况下,用...     

小波分析在结构损伤判别中的应用及试验研究

随着大型土木工程的兴建,采用先进的仪器和科学的方法来进行在线监测和诊断对结构健康状况的评估起着越来越重要的作用.但无论是基于固有频率变化,还是振型变化,以及基于柔度或刚度变化的测量方法,都存在着一个共同的局限性,就是对微小损伤和疲劳损伤的识别,由于其探测灵敏度不够,显得力不从心,因此需要寻找一种更有效的损伤检测手段.小波变换作为一种新的信号处理方法,综合了时域分析方法和频域分析方法的优点,属于多分辨率的时频分析方法,具有伸缩、平移和放大功能,可以用不同的尺度或分辨率来观察信号,实现既在时域又在频域的高分辨局部定位,对于非平稳信号的处理是非常适合和必要的,正是结构损伤检测的基本要求.给出了结构整体进行损伤判别的方法,将各层能量在各频段进行分解,通过能量变化情况给出了结构损伤程度的判定方法,并且在三层钢筋混凝土框架结构的损伤判别试验中得到应用,试验结果与理论分析吻合较好,从而证明了提出的损伤判别方法的可行性与准确性.     

基于不确定性的结构损伤识别方法研究综述

基于静动力特性改变的结构损伤诊断方法在过去几十年中发展迅速。与损伤识别的确定性方法相比,损伤识别的不确定性方法能更为有效合理地处理损伤识别过程中涉及的不确定性干扰问题,并从统计意义上实现复杂工程结构健康监测的早期损伤诊断,因此已成为当前结构损伤识别领域的研究热点。在简要回顾了损伤识别确定性方法的基础上,主要介绍了损伤识别不确定性方法的研究进展,并分析了各方法的优缺点,对有待进一步研究的问题及此类方法的发展趋势进行了展望。     

结构大震弹塑性时程分析中的能量反应分析

采用ABAQUS对23个钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构分析模型进行了大震弹塑性时程分析,分析模型变量为楼层总高度、地震波及地震波峰值加速度。通过对23个分析模型中得到的各种能量项数值的统计与分析,结合现行规范中结构损伤程度的评估标准,对输入能与地震加速度及结构损伤程度的关系、不同结构损伤程度下塑性耗能在构件中的分配、阻尼耗能比例和塑性耗能比例与结构损伤程度的关系进行了研究。研究成果为能量法在结构地震反应中的应用及钢管混凝土框架-核心筒结构体系的设计提供参考。     

基于模态曲率与小波变换的网壳结构损伤识别研究

结合模态曲率与小波变换的方法对网壳结构的损伤识别进行研究。以一网壳结构的缩尺模型为例进行数值分析,假设结构35号杆件的截面出现刚度折减的轻微损伤,以模型损伤前后的模态曲率作为损伤指标进行连续小波变换,从而判断结构的损伤位置。数值分析的结果表明,利用模态曲率的小波变换系数差可以粗略定位损伤,而利用曲率模态差值的小波变换系数可以较为准确地定位损伤,且分析及数据处理过程更为简便可靠,可见基于模态曲率与小波变换的损伤识别方法对于网壳结构的损伤定位是非常有效的。     

Multi-scale damage analysis for a steel box girder of a long-span cable-stayed bridge

Accurate evaluation of the effect of possible damage in critical components on the dynamic characteristics of a structure is of critical importance in developing a robust structural damage identification scheme for a long-span cable-stayed bridge. The strategies of finite element (FE) modelling of a long-span cable-stayed bridge for multi-scale numerical analysis are first investigated. A multi-scale model of the Runyang cable-stayed bridge is then developed, which is essentially a multi-scale combination of a FE model for modal analysis of the entire bridge structure and FE sub-models for local stress analysis of the selected locations with respect to the substructuring method. The developed three-dimensional global-scale and local-scale FE models of Runyang cable-stayed bridge achieve a good correlation with the measured dynamic properties identified from field ambient vibration tests and stress distributions of a steel box girder measured from vehicle loading tests, on the basis of which the effectiveness of some damage location identification methods, including a modal curvature index, a modal strain energy index and a modal flexibility index, are evaluated. The analysis results show that the effect of the simulated damage in various components of the steel box girder on the dynamic characteristics of a long-span cable-stayed bridge should be properly considered in structural damage analyses using multi-scale numerical computation.     

基于小波变换的钢筋混凝土结构损伤识别

钢筋混凝土结构在其服役期内,由于受到荷载、地震以及其他因素的作用,会发生损伤,从而威胁整个结构的安全。为了保证结构的安全,需要尽早发现结构的损伤,并且采取防范和修复措施。基于小波变换的多分辨率的特点,提出一种分层小波搜索的方法对结构损伤进行在线检测,确定损伤位置和损伤发生的时刻。通过对某一框架进行数值模拟试验验证可行的基础上,将此法应用于地震作用下钢筋混凝土框架的损伤识别,并与结构模型的模拟地震振动试验观测结果相对比,表明分析结果与试验观测较好吻合。     

小波分析与神经网络在结构多处损伤监测中的应用

采用小波分析对获得的结构动力响应进行小波分解，根据各种响应信号对损伤的灵敏度选择损伤特征，从而识别结构多次出现损伤的时刻，实现对结构损伤时刻的监控；对结构第1层加速度响应信号做小波包分解，得到各频段能量的特征向量，作为特征参数输入到BP神经网络中实现结构多处损伤位置和程度识别。模拟算例表明，小波分析和BP神经网络联合运用能准确地诊断结构多处损伤的时刻、位置和程度，具有一定的可行性。     

改进的灰色关联分析法在结构损伤识别中的应用

建议了一种基于改进的灰色关联度进行结构损伤识别的方法。该方法弥补了传统关联度的一些不足,并能较准确、快捷、简便地得到损伤结构的动力响应参数与完好结构对应参数之间的关联度,通过对关联度分析,可以方便地识别结构是否出现损伤,并能定性地给出损伤程度的大小。示例分析表明,利用本文建议方法的计算结果更符合实际。     

A neuro-wavelet technique for seismic damage identification of cantilever structures

A method based on artificial neural networks and wavelet transform is proposed for identifying seismic-induced damage of cantilever structures. In the proposed method, response accelerations are measured at strategically selected locations. To extract damage-induced sharp transitions from the measured signals, they are decomposed by continuous wavelet transform. The size of the decomposed signals is reduced by principal component analysis (PCA). Principal components obtained from PCA are fed to a set of neural networks to identify damage. The proposed algorithm is applied to a tall airport traffic control tower by means of numerical simulations. The obtained results show that the proposed method effectively identifies seismic-induced damage, and the noise intensity has a negligible effect on the predicted results. Moreover, the trained neural network system is able to predict the seismic-induced damage of unseen samples well.     

利用多分辨率分析法进行圆拱结构裂纹定位

小波分析可以同时在时域和频域取得最佳分辨率,这使得小波理论成为处理非平稳信号的有利工具。将小波理论引入到分析损伤结构的特征信号有利于准确地评价结构健康状况。本文将利用小波多分辨率分析对单、双位置的拱结构损伤进行定位研究。数值算例表明:利用sym4小波通过对多分辨率分析的高频成份进行单支重构,其重构系数的突变可以指示出裂纹位置。此外,对多位置的损伤识别,小波多分辨率分析依然有效。     

基于ARCH模型残差偏移距离的#br# 非线性损伤检测和试验研究

为了解决空间钢架结构非线性损伤的识别问题，提出了一种基于自回归条件异方差(auto regressive conditional heteroskedastic，ARCH)模型残差偏移距离的损伤识别方法。文章首先描述ARCH模型的基本理论，并给出了ARCH模型建模的定阶方法和模型参数的估计方法；接着分析结构非线性损伤的特性；然后，考虑到传统的非线性识别指标难以运用到空间钢架结构，提出基于ARCH模型的欧氏距离指标和改进的残差偏移距离指标识别钢结构损伤位置。最后，使用一个8层剪切结构数值模拟验证了2个损伤指标的有效性，并且将文章提出的指标运用于输电塔钢架模型的非线性损伤识别试验中。模拟和试验结果表明，传统的非线性损伤识别指标难以直接运用于钢架的损伤识别，而建议的欧氏距离指标和残差偏移距离指标可以较好地识别出钢架结构的非线性损伤。     

桁架结构损伤识别的数据融合方法研究

以数据融合技术进行桁架结构的单损伤和多损伤识别。通过研究基于频率的结构损伤理论,分析归一化的频率和损伤位置的关系;利用小波概率神经网络的算法对决策融合进行修正,建立基于小波概率神经网络的数据融合结构损伤识别模型。运用结构计算软件计算了一典型桁架结构的频率,并融合为小波概率神经网络算法的输入特征向量,并对桁架算例模型结构进行损伤识别。通过桁架不同位置的损伤情况,验证该方法的有效性,并提出工程应用中应注意的问题。研究结果表明,基于小波概率神经网络算法的数据融合技术是一种比较可靠的损伤识别方法,具有良好的工程应用前景。     

基于小波变换的结构损伤识别与试验分析

钢筋混凝土结构在中等以上地震作用下将产生损伤,结构动力特性随之变化。通过对结构微幅振动信号的Fourier分析,可以判断结构是否产生损伤,但是不能确定损伤位置。本文将结构振动信号置于不同频段进行时-频分析,利用小波变换的多分辨率特点对结构损伤进行在线检测,确定损伤位置。通过钢筋混凝土框架的振动台试验,将模型地震反应信号按不同频段分解,提取各频段的损伤信号特征。对于试件模型而言,如果某处出现开裂,即产生损伤,表现在响应信号上为一瞬态分量,通过信号小波变换的尺度函数可以判断结构某层是否损伤。该方法克服了Fourier变换不能反映结构振动信号局部特性的缺点,试验表明本文所采用的方法是可行的。