两种传感器的位置优化及结构多种响应重构

提出了利用卡尔曼滤波算法以重构结构响应为目标的应变传感器和位移传感器位置优化和数目确定的方法。通过从传感器位置候选群中不断删除对响应重构精度贡献最小的位置,直到最大规则化重构误差方差或者平均规则化重构误差方差等于或者大于预设的阀值,由此来确定位移和应变传感器的数目和优化的位置,并综合利用这两种响应重构关键位置的位移和应变响应。数值算例结果显示,利用优化位置的测量信息重构的响应与数值计算的响应吻合良好,并且综合利用两种信息重构得到的响应比用单种信息重构的结果精度更高。     

基于曲率模态和小波变换的结构损伤识别方法

在结构曲率模态基础上,提出了一种基于小波变换的结构损伤检测和定位方法.利用双正交小波函数对损伤前后结构的曲率模态进行小波变换,通过损伤前后小波变换系数的变化和分布情况建立了结构损伤指标,可判定损伤存在,确定损伤位置和估计损伤程度,并通过一两端简支梁的数值模拟对该方法进行了验证.     

结构的鲁棒性、冗余度和易损性

为进一步完善结构的鲁棒性、冗余度和易损性相关分析方法,更加准确地获取土木结构的抗力与外力关系,进而优化补强其薄弱易损部位,以减少结构因抗力不足而引发的损伤甚至是安全事故及其所造成的损失.通过综述结构的鲁棒性、冗余度和易损性分析研究进展,类比不同评价指标的表达形式,从而指出结构的鲁棒性、冗余度和易损性分析的本质含义,提出结构的鲁棒性、冗余度和易损性分析应变能评价指标,并据此对结构的鲁棒性、冗余度和易损性分析之间的关系以及基本影响因素展开研究.结果表明:结构的鲁棒性、冗余度和易损性源于不同时期、不同领域,已有文献大多是基于对其含义的不同程度理解,其评价指标也大多具有主观性、相互关联且计算较为复杂,也尚未提出可广泛接受的分析方法;结构的鲁棒性、冗余度和易损性本质均是反映结构特别是损伤结构抵抗外力作用的能力,其中结构鲁棒性、冗余度侧重结构在外力作用下安全储备或剩余容许能力,结构易损性则更直观反映了结构在外力作用下的破坏程度;结构的鲁棒性、冗余度评价指标具有相似的表达形式,并与易损性呈反比例变化;可通过提高结构构件的材料强度及截面尺寸、增加杆端约束、优化荷载路径等措施增强和提高结构的鲁棒性、冗余度,即降低结构的易损性,进而减少结构损伤甚至是安全事故及其所造成的损失.     

Hilbert低通滤波器特性分析及改进数值计算方法

针对基于Hilbert变换的零相位低通滤波器数值计算中,时域离散化带来的频域周期化影响了其低通特性的问题,提出了相应的改进方法。通过证明Hilbert低通滤波器时域解析表达式的频率响应特性,指出离散Hilbert低通滤波器的频响特性混叠了π两侧倒相的频率成分,并根据频响特性图的特征采用两级滤波结构对数值计算方法做出了改进。理论证明了改进后的滤波器能数值实现零相位低通滤波,并通过调幅信号以及调幅-调频信号的仿真算例进行了验证。应变实测信号处理实例表明,改进后滤波器能剔除动应变信号中低频的温度效应成分的影响,适合非平稳信号分析的预处理。     

钻孔灌注桩护壁泥浆对桩基承载性能的影响

为了解钻孔灌注桩护壁泥浆对桩基承载性能的影响,分析了钻孔灌注桩护壁泥浆的功能以及对桩基承载性能影响的机理。通过对国内某大型公路桥梁大量的桩基静载试验结果分析,可以得出结论:护壁泥浆质量的好坏将直接影响到桩端沉渣厚度和桩侧泥皮厚度,进而影响桩基承载性能,因此在计算分析时需要通过合适的方式考虑。最后,总结了优质泥浆的配置原则、配置方法、泥浆施工管理和安排等经验。     

基于改进多重同步挤压广义S变换的结构瞬时频率识别研究

为改进结构瞬时频率的识别效果,提出一种新形式的改进广义S变换(improved generalized S-transform, IGST),并通过能量集中度(concentration measure, CM)推导了IGST窗函数的参数选择方法,最后结合同步挤压算法提出了改进多重同步挤压广义S变换(improved multi-synchrosqueezing generalized S-transform, IMSSGST);该算法的核心思想是将IGST的时频分布按一定的范围向时频脊线处进行多次同步挤压变换。数值模拟方面,采用两层剪切框架时变结构验证了该方法的准确性;试验方面,对七层钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)剪力墙结构进行了瞬时频率识别,验证了该方法在实际工程中的实用性。数值模拟和试验结果表明该方法能有效改善时频分析的能量聚集性,提高瞬时频率的识别精度。     

复合材料层合板的柱面弯曲耦合刚度系数

本文导出了复合材料层合板的柱面弯曲耦合刚度系数。数值结果表明:按通常的缩减刚度系数方法计算,结构是偏于不安全的。这种差异,随着层数的增加逐渐减小,同时还与材料、铺层方式和铺层方向有关。     

结构损伤识别的小波包分析试验研究

在结构服役期内，由于局部损伤的累积发展将导致结构刚度等特性的降低，可能导致灾难性的事故。传统的基于模态参数的损伤识别方法有时效果并不理想。提出基于小波包变换的能量变化率指标，并用其进行损伤识别的方法。首先将所得的结构响应信号进行小波包分解，然后通过小波包能量变化率指标进行损伤定他。通过三种不同损伤工况的梁体室内试验，证明所提出的损伤指标可以准确地识别损伤位置。     

大跨度斜拉桥环境振动试验与模态参数识别

桥梁环境振动试验具有简单方便和花费少等优点.以青洲闽江大跨度斜拉桥为背景,介绍了通车前全桥环境激励动力试验,得到了该桥基准的动力学特性,并与三维有限元模型计算结果进行了比较,二者吻合良好.所得结果可用于该桥的有限元模型修正、损伤检测、使用状态评估和健康监测.