【摘要】：隨著交通事業(yè)的發(fā)展，對(duì)梁式橋進(jìn)行損傷識(shí)別研究，有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。損傷識(shí)別是橋梁健康監(jiān)測(cè)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)橋應(yīng)用，對(duì)受損梁橋的頻率和曲率模態(tài)的變化規(guī)律進(jìn)行了研究，并以動(dòng)力測(cè)試參數(shù)為輸入信息，基于固有頻率、曲率模態(tài)、柔度矩陣、頻響函數(shù)構(gòu)建梁橋的損傷識(shí)別方法體系。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下： 通過(guò)對(duì)固有頻率、曲率模態(tài)、柔度矩陣和頻響函數(shù)等方法在損傷識(shí)別應(yīng)用中的基本理論分析，界定了基于頻率、曲率模態(tài)、柔度矩陣及頻響函數(shù)方法進(jìn)行損傷識(shí)別的適用情形。 以Euler-Bernoulli梁理論和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)值模擬分析，引入損傷因子、頻率變化率、頻率變化率震蕩幅度、頻率變化率中值、頻率變化率比值等概念，從固有頻率以及頻率變化率、頻率變化率比值等方面，研究了梁橋振動(dòng)頻率變化的規(guī)律；通過(guò)數(shù)值模擬分析，探討了曲率模態(tài)和曲率模態(tài)差對(duì)梁橋損傷的敏感性。 根據(jù)最小二乘目標(biāo)優(yōu)化方法和圖形法，以頻率為動(dòng)力測(cè)試參數(shù)，采用頻率變化率比值及正則化的頻率變化率兩種頻率指紋，對(duì)單損傷梁橋的損傷位置進(jìn)行識(shí)別。依據(jù)“第i階模態(tài)下，，頻率變化的平方和損傷因子成線性關(guān)系”基本特征，采用頻率變化的平方和損傷因子數(shù)值模擬折線圖的線性插值對(duì)損傷程度進(jìn)行了識(shí)別。 通過(guò)數(shù)值模擬，以位移振型為動(dòng)力測(cè)試參數(shù)，對(duì)比分析了位移模態(tài)差和曲率模態(tài)差對(duì)梁橋的損傷識(shí)別效果，以及測(cè)點(diǎn)密度、噪聲對(duì)曲率模態(tài)差損傷識(shí)別的影響，并運(yùn)用曲率模態(tài)振型的相對(duì)變化量方法對(duì)損傷程度做出識(shí)別。 以頻響函數(shù)損傷識(shí)別的已有研究成果為基礎(chǔ)，通過(guò)理論分析，提取了加速度頻響函數(shù)能量曲率差和加速度頻響函數(shù)最大值曲率差兩種指標(biāo)。以脈沖激勵(lì)信號(hào)為輸入力，輸入和輸出的加速度時(shí)程為動(dòng)力測(cè)試參數(shù)，分析了加速度頻響函數(shù)能量曲率差和加速度頻響函數(shù)最大值曲率差在提取不同的測(cè)點(diǎn)度數(shù)目和不同的噪聲影響下對(duì)梁橋的損傷識(shí)別能力。 在結(jié)構(gòu)柔度矩陣?yán)碚摲治龅幕A(chǔ)上，根據(jù)已有的柔度矩陣對(duì)角元素差、模態(tài)柔度差、模態(tài)柔度改變率、模態(tài)柔度曲率差及均勻荷載面曲率差五種指標(biāo)，提出了修正的柔度曲率指標(biāo)。通過(guò)數(shù)值模擬，在模態(tài)測(cè)試信息不完備即提取不同的自由度數(shù)目和模態(tài)測(cè)試誤差即不同的噪聲影響的條件下，以頻率和位移振型為動(dòng)力測(cè)試參數(shù)，分別對(duì)基于柔度矩陣指標(biāo)的損傷識(shí)別能力進(jìn)行了分析，以及對(duì)損傷指標(biāo)和損傷程度的關(guān)系進(jìn)行了研究。 基于固有頻率、曲率模態(tài)、柔度矩陣及頻響函數(shù)方法構(gòu)建了相對(duì)完整地梁橋損傷識(shí)別方法體系，并編制MATLAB應(yīng)用程序。以實(shí)際橋梁工程為背景，比較分析了均勻荷載面曲率差方法和本文提出的修正的柔度曲率方法進(jìn)行損傷位置識(shí)別的能力，采用本文提出的加速度頻響函數(shù)能量曲率差及加速度頻響函數(shù)最大值曲率差方法進(jìn)行損傷位置識(shí)別，以及基于曲率模態(tài)振型的相對(duì)變化量方法進(jìn)行損傷程度識(shí)別，驗(yàn)證了識(shí)別方法體系的可行性和正確性，以便為橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的進(jìn)一步完善應(yīng)用提供理論與方法支撐。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U446

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2447173