土木結構的設計使用年限通常高達幾十年,橋梁結構甚至超過百年,但在結構自身缺陷及外部荷載作用下,有些結構往往達不到設計使用年限即出現(xiàn)破壞或倒塌,因而有必要對結構在使用期進行損傷識別,以及時發(fā)現(xiàn)病害、預防重大安全事故。傳統(tǒng)損傷識別方法的對象為整體結構,但受建設用地的制約及建造技術的快速發(fā)展,土木結構逐漸趨于大型化和復雜化,所以需安裝大量的傳感設備才能獲取整體結構的靜、動力響應,進而實現(xiàn)結構的損傷識別,這不但降低了識別效率,且經濟性較差,不利用損傷識別的推廣應用。大量災害調查表明,對于大多數(shù)的大型結構而言,早期的損傷往往出現(xiàn)在關鍵的局部部位或構件上,如能針對這些關鍵部位或構件進行損傷識別,則能大大降低損傷識別所需的代價。因此,本文通過引入基于局部模態(tài)的約束子結構以及柔度擾動法損傷識別理論,提出了基于柔度擾動法的約束子結構損傷識別方法,并通過簡支梁、鋼桁架數(shù)值模型以及實驗框架結構驗證該方法的適用性。論文的主要研究內容和結果如下:(1)在子結構與整體結構連接處添加虛擬約束支座,通過布設在約束支座處及子結構內部的傳感器獲得子結構的局部模態(tài)信息,并引入虛擬約束支座處位移為零的前提條件,基于力學原理推導了子結構的柔度矩陣,實現(xiàn)子結構與整體結構的分離。(2)將子結構柔度進行特征值分解,采用分解后的特征值作為損傷識別特征指標,提出了柔度擾動損傷識別方法。數(shù)值算例結果表明:在三種損傷工況下,所提方法均能準確定位損傷位置,且損傷程度的識別誤差不超過5%,具有較高的損傷定位能力以及識別精度。所提方法無需迭代計算,實用性較好。(3)在實驗室搭建三層兩跨鋼框架結構,分別選取框架結構中的單桿和第三層作為子結構,并采用切割桿件的方式模擬損傷。采用所提子結構損傷識別方法的計算結果顯示:將單桿作為子結構時,三種不同損傷程度的識別誤差均低于6%;采用某層作為子結構時,三種不同損傷程度的識別誤差均低于10%。這表明本文方法能夠滿足實際的工程需要,為今后推廣應用提供了理論支撐。
【學位單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU317
【部分圖文】：

大型結構設計使用年限均在幾十年、百年以上，在結構外部因素（如環(huán)境侵蝕等）和結構內部因素（如材料老化、構件疲勞損傷等）的共同作用下，將會導致結構出現(xiàn)材料性能退化、疲勞累積等不可避免且不可逆的損傷，甚至會出現(xiàn)結構倒塌的情況，如圖 1.1 所示。在這個背景下，結構健康監(jiān)測(Structural Healthy Monitoring)隨著大型結構的發(fā)展應運而生并逐漸成為土木領域的一個重點研究方向。而損傷識別作為結構健康監(jiān)測的關鍵技術，一直受到全世界學者和工程界的關注。(1) 2001 年四川省宜賓市南門大橋 (2) 2004 年四川省成都市三渡水大橋

的最上層為子結構并設置不同位置的不表 4.1 單柱結構工況預設 4.1 Substructure condition setting of one colum元損傷 ⑴ ⑵況 1 1況 2 3況 3 6表 4.2 三柱結構工況設置.2 Substructure condition setting of three colum⑵ ⑶ ⑷ ⑸ ⑹ 20%20% 30%20% 30%

圖 4.4 加速度響應采集裝置Figure 4.4 Acceleration response acquisition apparatus態(tài)識別方法采用的是基于隨機子空間理論的模態(tài)識別方法（Stochason-SSI）。隨機子空間方法是一種較為先進的時域模態(tài)識別方提出，相對于頻域模態(tài)識別方法，直接采用測試的時程響應留了結構的響應信息，有效避免了泄露誤差和柵欄效應，別方法更高。說，隨機子空間模態(tài)識別方法按照計算過程的不同可分為驅動的隨機子空間識別方法(Data-SSI)以及基于協(xié)方差驅動(Cov-SSI)。兩者的基本原理是一致的，以線性系統(tǒng)的最小利用 Hankel 矩陣與系統(tǒng)的可觀性、可控性矩陣之間的特殊及輸出矩陣，再基于狀態(tài)空間識別實際結構的模態(tài)參數(shù)�？臻g識別方法由測得的響應信號構造 Hankel 矩陣，通過將

【參考文獻】

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本文編號：2821267