考慮環(huán)境因素影響的結構健康監(jiān)測損傷識別.pdf

1、土木工程結構安全關系到人民生命和財產安全，為早期發(fā)現結構損傷或退化，最大化結構使用周期并減小壽命周期成本，確保結構的安全性和可靠性，在結構服役期間進行在線結構健康監(jiān)測是必要的，而結構損傷識別算法是結構健康監(jiān)測的核心所在。近三十年來，大量的損傷識別算法不斷涌現，但由于實際工程的復雜性，使得其在工程應用中受到極大的限制。近年來，考慮環(huán)境因素和運行狀態(tài)的識別算法，成為結構健康監(jiān)測領域的研究熱點。將環(huán)境因素和運行條件考慮到損傷識別方法中，使得損

2、傷識別算法向工程應用領域邁進了一大步，本文針對結構損傷識別問題做了以下幾方面工作:
　　(1)闡述了結構健康監(jiān)測技術在土木工程領域發(fā)展的重要地位，綜述了結構健康監(jiān)測領域中常見的損傷識別方法，詳細分析了基于振動的損傷識別方法的優(yōu)缺點。針對各種環(huán)境因素和結構運行狀態(tài)，總結了其對結構參數不利的影響，進而對近年來形成的兩種主要考慮環(huán)境因素和運行狀態(tài)的損傷識別方法做一綜述。
　　(2)應用單元模態(tài)應變能法于輸電鐵塔損傷識別中，單元模態(tài)

3、應變能利用結構振型計算，而結構振型是受環(huán)境因素和運行狀態(tài)影響相對較小的一種結構參數。詳細地推導了單元模態(tài)應變能法，并在輸電塔截斷模型的有限元模型和試驗模型中對該方法進行了測試。
　　(3)將盲源分離算法首次應用于考慮環(huán)境因素的損傷識別算法中，詳細地介紹了盲源分離模型和典型算法（AMUSE法和FastICA法）。應用盲源分離方法對識別地結構的頻率進行信號源分離，認為改變結構頻率有環(huán)境源和損傷源，通過分離，可以去除環(huán)境源對頻率信號的改

4、變，進而能夠突出結構損傷對頻率的改變，使得結構損傷識別效率大大提高，從而減少誤判和漏判。
　　(4)提出了一種基于協(xié)整的考慮環(huán)境和運行變量的損傷識別方法。將結構鄰近位移序列應用于協(xié)整中，提出協(xié)整對法去定位損傷，產生的殘差序列用于損傷預警，當該殘差超過了控制線，表示結構可能有損傷發(fā)生，通過各協(xié)整對余量跳躍的幅值和方向可以判斷損傷發(fā)生的位置，模擬中該方法在環(huán)境因素影響下取得了良好的識別結果。當考慮非線性環(huán)境因素時，殘差表現出非穩(wěn)態(tài)特性