基于動(dòng)力特性的水工鋼結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、近20年來(lái)，基于動(dòng)力測(cè)量數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別和健康診斷一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)，在土木工程領(lǐng)域中的研究和應(yīng)用較多，但對(duì)于水工結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(特別是水工鋼結(jié)構(gòu))損傷識(shí)別和健康診斷尚缺少研究。本文在水利部科技創(chuàng)新項(xiàng)目(No.
　　 SCX2003-18)與國(guó)家自然科學(xué)基金(No.50608036)的資助下，對(duì)于水工鋼結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別方法進(jìn)行了初步地探討，為解決水工鋼結(jié)構(gòu)(如水工弧形閘門(mén))這樣一個(gè)大型復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)安全評(píng)估及損傷識(shí)別問(wèn)題提

2、供了新的思路。具體的研究?jī)?nèi)容如下：
　　 首先回顧和總結(jié)了國(guó)內(nèi)外損傷識(shí)別領(lǐng)域的研究進(jìn)展，然后展開(kāi)了關(guān)于損傷識(shí)別方法的理論及應(yīng)用研究。針對(duì)基于傳統(tǒng)遺傳算法的損傷識(shí)別方法的不足，改進(jìn)了傳統(tǒng)遺傳算法的變異算子，提出了一種基于改進(jìn)遺傳算法的損傷識(shí)別方法，一定程度上減少了損傷識(shí)別搜索過(guò)程中的盲目性并顯著提高了識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確度。某兩層門(mén)式框架模型損傷識(shí)別的仿真算例和一個(gè)帶栓接接頭矩形框架損傷識(shí)別的試驗(yàn)研究，證明了該方法的正確性和有效性。針對(duì)

3、遺傳算法收斂緩慢的固有缺點(diǎn)，提出了一種基于信賴域算法的損傷識(shí)別方法，通過(guò)求解帶邊界約束的非線性最小二乘目標(biāo)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)損傷識(shí)別，使得識(shí)別過(guò)程既具有更強(qiáng)的魯棒性又在很大程度上節(jié)省了計(jì)算時(shí)間；同時(shí)研究了目標(biāo)函數(shù)向量的擴(kuò)充，使該方法能適用于更加實(shí)際的情況。兩層框架結(jié)構(gòu)的數(shù)值仿真研究與兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室框架模型的試驗(yàn)研究結(jié)果表明，在較少的迭代次數(shù)下，該方法就能成功地進(jìn)行損傷識(shí)別，證明了該方法應(yīng)用于實(shí)際結(jié)構(gòu)的可行性和有效性。接下來(lái)，更進(jìn)一步地將該方法應(yīng)用于

4、典型水工鋼結(jié)構(gòu)——水工弧形閘門(mén)模型的損傷識(shí)別中。先利用健康狀態(tài)下的實(shí)測(cè)模態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)修正初始有限元模型來(lái)獲得用作損傷識(shí)別的基準(zhǔn)模型，再運(yùn)用該方法進(jìn)行損傷識(shí)別的數(shù)值仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)研究。結(jié)果表明該方法能夠較為準(zhǔn)確地識(shí)別出弧形閘門(mén)模型的損傷位置及其程度，這說(shuō)明了將該方法應(yīng)用于水工閘門(mén)結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別中是可行而有效的，具有較好地應(yīng)用前景，也為解決水工鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)安全評(píng)估及損傷識(shí)別問(wèn)題提供了新思路。最后，為研究測(cè)量噪聲對(duì)損傷識(shí)別結(jié)果的影響，具體針對(duì)