本文關(guān)鍵詞：基于橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)性能三層次評估方法

  更多相關(guān)文章： 性能評估 長標距應(yīng)變 參數(shù)識別 沖擊振動

【摘要】：世界各國都擁有巨大體量的基礎(chǔ)設(shè)施工程結(jié)構(gòu),維護管理經(jīng)費的不足使得工程結(jié)構(gòu)安全、耐久與健康問題愈加嚴重。如何能夠有效的對工程結(jié)構(gòu)進行性能評估,從而正確完善的維護管理工程結(jié)構(gòu)是業(yè)界難題。本文以橋梁結(jié)構(gòu)為主體,通過綜述世界各國關(guān)于橋梁性能評估的規(guī)范操作方法,從傳感技術(shù)、模態(tài)參數(shù)識別理論兩個層面思考如何能夠更好的進行結(jié)構(gòu)性能評估,并提出基于橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)的三層次性能評估方法。其主要內(nèi)容以及創(chuàng)新點主要有以下幾個：(1)介紹了長標距應(yīng)變傳感技術(shù)。良好的數(shù)據(jù)來源是結(jié)構(gòu)性能評估的大前提,結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)發(fā)展若干年來,所出現(xiàn)的紛繁多樣的傳感技術(shù)都因為各種局限性,使得所測量數(shù)據(jù)很難用于準確的性能評估。在本文中提出基于長標距應(yīng)變的分布區(qū)域傳感技術(shù),通過有限元分析,將橋梁結(jié)構(gòu)劃分為重點區(qū)域和非重點區(qū)域來布置傳感器,兼顧了全結(jié)構(gòu)性能參數(shù)識別的同時也減少了不必要的傳感器浪費,長標距應(yīng)變技術(shù)也實現(xiàn)了宏微觀結(jié)構(gòu)參量的準確測量。并在論文中對常規(guī)結(jié)構(gòu)布設(shè)、安裝、采集、存儲等做了相關(guān)規(guī)定,保障后續(xù)結(jié)構(gòu)性能評估擁有穩(wěn)定的數(shù)據(jù)來源。(2)豐富了長標距應(yīng)變模態(tài)分析理論。結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)一直以來都是我們了解結(jié)構(gòu)性能狀況最為直接的方式,如何從采集的數(shù)據(jù)中準確的識別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)一直是難點。本文中,通過擴展傳統(tǒng)位移模態(tài)參數(shù)識別理論,豐富完善了長標距應(yīng)變模態(tài)分析理論。在實現(xiàn)識別結(jié)構(gòu)基本參數(shù)(頻率、阻尼、振型)的基礎(chǔ)上,了解了應(yīng)變頻響函數(shù)矩陣中包含更多結(jié)構(gòu)信息,以次實現(xiàn)了更深層次參數(shù)結(jié)構(gòu)應(yīng)變?nèi)岫鹊淖R別,為結(jié)構(gòu)性能評估奠定了良好的理論基礎(chǔ)。(3)提出了質(zhì)量未知條件下的應(yīng)變?nèi)岫茸R別方法。文中研究了應(yīng)變頻響函數(shù)與應(yīng)變?nèi)岫戎g的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)應(yīng)變頻響函數(shù)在頻率為零處等于結(jié)構(gòu)的應(yīng)變?nèi)岫认禂?shù),分別從實模態(tài)和復(fù)模態(tài)頻響函數(shù)中推導(dǎo)應(yīng)變?nèi)岫扔嬎愎?實模態(tài)下需要知道結(jié)構(gòu)質(zhì)量歸一化的應(yīng)變振型,復(fù)模態(tài)下需要知道模態(tài)縮放系數(shù)。采用PolyMAX法,可以在未知質(zhì)量情況下,直接實現(xiàn)對測量的應(yīng)變頻響函數(shù)進行參數(shù)識別,對于工程實踐具有重要意義。同時針對傳統(tǒng)方法難以識別密集模態(tài)這一挑戰(zhàn)性問題,提出了窄頻帶內(nèi)的參數(shù)識別法,大幅減少計算時間還能獲得更為精確的結(jié)果。為結(jié)構(gòu)性能評估提供了深層次參數(shù)識別的理論基礎(chǔ)。(4)提出了三層次性能評估方法。世界各國橋梁性能評估規(guī)范中,均以人工檢測輔助一定自動化檢測裝備進行性能評估,受人工主觀意識影響較大,同時檢測過程很難得到連續(xù)的監(jiān)測,對于結(jié)構(gòu)動態(tài)變化了解甚少。在此基礎(chǔ)上,創(chuàng)新性的提出三層次性能評估方法,依托長標距傳感技術(shù)以及長標距應(yīng)變模態(tài)理論,對監(jiān)測數(shù)據(jù)由淺及深,層層推進,挖掘數(shù)據(jù)中的有效結(jié)構(gòu)信息。通過第一層次數(shù)據(jù)預(yù)處理及性能報警,去除錯誤數(shù)據(jù),修復(fù)異常數(shù)據(jù),并發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)異常狀況；通過第二層次在較高質(zhì)量的數(shù)據(jù)中進行深層次參數(shù)識別,損傷識別,進而進行性能評估；第三層次提煉第二層次性能評估結(jié)果進行歷史數(shù)據(jù)累積,進行結(jié)構(gòu)剩余壽命預(yù)測。并將該過程與傳統(tǒng)性能評估規(guī)范進行結(jié)合,旨在推動健康監(jiān)測數(shù)據(jù)真正融入結(jié)構(gòu)性能評估過程中,從而實現(xiàn)智能化監(jiān)測和動態(tài)評估。
【關(guān)鍵詞】：性能評估 長標距應(yīng)變 參數(shù)識別 沖擊振動
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U446
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-26
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 健康監(jiān)測技術(shù)興起及發(fā)展15-19
• 1.2.1 工程結(jié)構(gòu)維護管理理念15-16
• 1.2.2 工程結(jié)構(gòu)檢測評估方法16-18
• 1.2.3 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)發(fā)展18-19
• 1.3 橋梁性能評估規(guī)范發(fā)展狀況19-23
• 1.3.1 技術(shù)能力評定規(guī)范19-20
• 1.3.2 承載能力評定規(guī)范20-23
• 1.4 基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的性能評估方法初探23-24
• 1.5 本論文主要研究內(nèi)容24-26
• 1.5.1 主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點24-25
• 1.5.2 論文結(jié)構(gòu)安排25-26
• 第2章 長標距應(yīng)變傳感技術(shù)與橋梁性能評估26-38
• 2.1 傳感技術(shù)與性能評估26
• 2.2 結(jié)構(gòu)區(qū)域分布傳感理念26-27
• 2.3 長標距傳感技術(shù)27-30
• 2.3.1 長標距FBG傳感技術(shù)28
• 2.3.2 長標距布里淵散射光纖傳感技術(shù)28-29
• 2.3.3 長標距碳纖維傳感技術(shù)29
• 2.3.4 傳感技術(shù)分類29-30
• 2.4 長標距傳感器布設(shè)方式30-33
• 2.4.1 典型監(jiān)測指標的傳感器布設(shè)方案30-32
• 2.4.2 橋梁結(jié)構(gòu)傳感器布設(shè)方案32-33
• 2.5 傳感器現(xiàn)場安裝與數(shù)據(jù)管理33-37
• 2.5.1 光纖傳感器連接方式33-34
• 2.5.2 光纖傳感器安裝方式34-35
• 2.5.3 傳感數(shù)據(jù)的采集、處理、傳輸與存儲管理35-37
• 2.6 本章小節(jié)37-38
• 第3章 基于長標距應(yīng)變數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)參數(shù)識別38-64
• 3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)識別與性能評估38
• 3.2 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)識別理論38-45
• 3.2.1 頻響函數(shù)定義38-40
• 3.2.2 實模態(tài)頻響函數(shù)推導(dǎo)40-41
• 3.2.3 復(fù)模態(tài)頻響函數(shù)推導(dǎo)41-43
• 3.2.4 振動系統(tǒng)頻響函數(shù)估計43-45
• 3.3 長標距應(yīng)變參數(shù)識別理論45-53
• 3.3.1 梁彎曲變形理論及共軛梁法45-47
• 3.3.2 點式應(yīng)變頻響函數(shù)定義47-48
• 3.3.3 實模態(tài)長標距應(yīng)變頻響函數(shù)定義48-49
• 3.3.4 復(fù)模態(tài)長標距應(yīng)變頻響函數(shù)定義49-50
• 3.3.5 頻響函數(shù)矩陣特征對比50-53
• 3.4 長標距應(yīng)變?nèi)岫葏?shù)識別53-55
• 3.4.1 長標距應(yīng)變?nèi)岫雀拍?/span>53
• 3.4.2 應(yīng)變頻響函數(shù)和應(yīng)變?nèi)岫染仃嚨年P(guān)系53-54
• 3.4.3 頻響函數(shù)頻域表示模型54-55
• 3.5 PolyMAX法長標距應(yīng)變參數(shù)識別55-63
• 3.5.1 頻響函數(shù)的誤差函數(shù)55-57
• 3.5.2 縮減正則方程57-58
• 3.5.3 基本模態(tài)參數(shù)識別58-60
• 3.5.4 應(yīng)變振型、應(yīng)變?nèi)岫茸R別60-61
• 3.5.5 窄帶內(nèi)的應(yīng)變?nèi)岫茸R別61-63
• 3.6 本章小結(jié)63-64
• 第4章 三層次性能評估方法64-98
• 4.1 結(jié)構(gòu)性能評估方法概述64-65
• 4.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)在檢測規(guī)范中的應(yīng)用65-71
• 4.2.1 橋梁檢測規(guī)范方法65-66
• 4.2.2 隧道檢測規(guī)范方法66-68
• 4.2.3 建筑結(jié)構(gòu)檢測規(guī)范方法68
• 4.2.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)在檢測過程中的應(yīng)用68-71
• 4.3 三層次性能評估方法概述71-72
• 4.4 第一層次—結(jié)構(gòu)異常分析與功能預(yù)警72-79
• 4.4.1 基本概念72-73
• 4.4.2 異常數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)73-75
• 4.4.3 預(yù)警指標設(shè)定方法75-79
• 4.5 第二層次—結(jié)構(gòu)性能評估79-92
• 4.5.1 基本概念79-80
• 4.5.2 基于長標距應(yīng)變模態(tài)的損傷識別80-87
• 4.5.3 基于長標距應(yīng)變PolyMAX法參數(shù)識別及性能評估87-92
• 4.6 第三層次—長壽命周期性能評估92-96
• 4.6.1 基本概念92
• 4.6.2 橋梁結(jié)構(gòu)性能劣化預(yù)測及剩余壽命評估92-93
• 4.6.3 基于可靠度理論的橋梁結(jié)構(gòu)性能評估方法93-94
• 4.6.4 基于結(jié)構(gòu)疲勞特性的結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測方法94-96
• 4.7 本章小結(jié)96-98
• 第5章 總結(jié)與展望98-100
• 5.1 全文工作總結(jié)98-99
• 5.2 后續(xù)工作展望99-100
• 致謝100-102
• 參考文獻102-106
• 作者簡介106

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