樁板式擋土墻損傷識(shí)別及預(yù)警.pdf

1、樁板式擋土墻作為一種常見(jiàn)的擋土墻結(jié)構(gòu)形式，廣泛用于建筑工程、交通工程、地下工程等領(lǐng)域。然而在其運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，在多因素作用下?lián)跬翂赡馨l(fā)生損傷。因此對(duì)擋土墻損傷進(jìn)行及時(shí)、有效地識(shí)別和預(yù)警，對(duì)我國(guó)的防災(zāi)減災(zāi)工程具有重要意義。然而，目前仍沒(méi)有針對(duì)擋土墻結(jié)構(gòu)的損傷診斷方法，所以需要一種簡(jiǎn)單、無(wú)損、敏感、有效的損傷識(shí)別方法判別擋土墻的損傷狀態(tài)、診斷擋土墻的損傷位置、識(shí)別擋土墻的損傷程度，以及對(duì)擋墻的安全穩(wěn)定性預(yù)警，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)擋土墻結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別和預(yù)

2、警。鑒于此，本文在國(guó)家自然基金項(xiàng)目“巖土支擋結(jié)構(gòu)健康診斷儀的研制”（項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：51027004）、教育部長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“山區(qū)巖土工程”（項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：IRT1045）的資助下，對(duì)樁板式擋土墻的穩(wěn)定性及局部損傷進(jìn)行預(yù)警和識(shí)別研究。基于理論研究、室外試驗(yàn)、數(shù)值模擬，對(duì)本文提出損傷預(yù)警方法的可行性和有效性進(jìn)行論證，論文的主要研究工作如下：
　　①對(duì)樁板式擋土墻-土系統(tǒng)進(jìn)行力學(xué)分析，建立簡(jiǎn)化的墻-土系統(tǒng)力學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上

3、建立墻-土系統(tǒng)有限元模型。通過(guò)模態(tài)試驗(yàn)和有限元模態(tài)分析，對(duì)有限元模型進(jìn)行修正，得到樁板式擋土墻基準(zhǔn)有限元模型。
　　②分析小波包頻帶能量譜損傷識(shí)別理論的敏感性和魯棒性，在此基礎(chǔ)上引入小波包頻帶能量比譜，提出剩余頻帶這一概念，并創(chuàng)建特征頻帶向量譜，然后建立損傷特征向量譜，提出兩個(gè)新的損傷識(shí)別指標(biāo)：能量比均方差（ISD）和能量比變異系數(shù)（IVC）?；趽p傷識(shí)別指標(biāo)提出一種針對(duì)擋墻結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別方法。以樁板式擋土墻基準(zhǔn)有限元模型為算例，

4、驗(yàn)證該方法的敏感性、有效性和可行性。
　?、蹖?duì)擋墻系統(tǒng)激勵(lì)與響應(yīng)間脈沖響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行小波包分解，提出基于脈沖響應(yīng)函數(shù)的改進(jìn)損傷識(shí)別方法。通過(guò)錘擊振動(dòng)試驗(yàn)，驗(yàn)證基于脈沖響應(yīng)函數(shù)損傷識(shí)別方法的敏感性和有效性。結(jié)果顯示該損傷識(shí)別方法不但能敏感判別擋墻損傷狀態(tài)，還可以有效診斷擋墻損傷位置，以及識(shí)別擋墻損傷程度。
　?、転榱藦氐讛[脫小波包頻帶能量譜對(duì)激勵(lì)的依賴，對(duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)響應(yīng)間虛擬脈沖響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行小波包分解，提出基于虛擬脈沖響應(yīng)函數(shù)的損

5、傷識(shí)別方法。并通過(guò)環(huán)境激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)，驗(yàn)證基于虛擬脈沖響應(yīng)函數(shù)損傷識(shí)別方法的敏感性和有效性。結(jié)果顯示該損傷識(shí)別方法同樣能敏感判別擋墻損傷狀態(tài)，有效診斷擋墻損傷位置，以及識(shí)別擋墻損傷程度。
　?、萁⑼翂毫εc基床系數(shù)間的函數(shù)關(guān)系，并以土壓力為紐帶，通過(guò)損傷識(shí)別指標(biāo)判別擋墻穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)損傷指標(biāo)取得界限值時(shí)，擋墻進(jìn)入臨界穩(wěn)定狀態(tài)。所以，損傷指標(biāo)可用于擋墻穩(wěn)定性預(yù)警。
　　研究結(jié)果表明，本文提出的損傷識(shí)別方法不但可以敏感判別樁板式擋土