大型斜拉橋基于健康監(jiān)測(cè)的模型修正、損傷診斷與預(yù)警方法.pdf

1、本文針對(duì)大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中所涉及到的幾項(xiàng)關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)研究，包括：振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、模態(tài)參數(shù)識(shí)別與頻率的溫度影響分析、有限元建模與模型修正、損傷識(shí)別與診斷以及極端事故預(yù)警。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，總結(jié)了橋梁振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并針對(duì)具體技術(shù)問(wèn)題給出了解決方案和指導(dǎo)性建議。
　　其次，提出了綜合利用多個(gè)短時(shí)無(wú)車(chē)時(shí)段中的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別的時(shí)頻分析方法，該方法利用小波分析

2、進(jìn)行頻帶提取，并直接在時(shí)域中識(shí)別模態(tài)參數(shù)。它在一定程度上解決了自由交通荷載下的橋梁模態(tài)參數(shù)識(shí)別問(wèn)題。不過(guò)利用這一方法識(shí)別出的斜拉橋模態(tài)參數(shù)仍包含溫度影響成分，因此本文結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)并利用有限元模型，研究了溫度對(duì)濱州斜拉橋?qū)崪y(cè)頻率的影響規(guī)律和內(nèi)在影響機(jī)理，并以此為依據(jù)給出了動(dòng)態(tài)匹配建模法，該方法能去除溫度與頻率的線性相關(guān)成分。
　　第三，考慮到建立基準(zhǔn)有限元模型是斜拉橋結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析、損傷識(shí)別、安全評(píng)定及預(yù)警的不可或缺的前提和基礎(chǔ)，本文

3、模擬了濱州斜拉橋的懸臂施工和調(diào)索過(guò)程對(duì)其進(jìn)行有限元參數(shù)化建模，并基于實(shí)測(cè)索力和頻率修正了模型的質(zhì)量參數(shù)和剛度參數(shù)。在此過(guò)程中給出了模型索力調(diào)節(jié)算法和提高模型修正計(jì)算效率的實(shí)用方法。
　　第四，本文以修正后的有限元模型為基礎(chǔ)，考慮到噪聲干擾的隨機(jī)性和損傷特征的穩(wěn)定性，提出了斜拉橋橋面損傷定位的三點(diǎn)直線擬合曲率法，該方法具有一定的抗噪聲能力，其基本思想如下：利用結(jié)構(gòu)損傷前后多次識(shí)別得出的模態(tài)振型求得多條曲率差曲線，將這些曲率差曲線中穩(wěn)

4、定為正的位置認(rèn)定為損傷位置，將時(shí)正時(shí)負(fù)的位置認(rèn)定為無(wú)損傷位置。對(duì)上述思想進(jìn)行拓展，本文進(jìn)一步提出了基于癥狀匹配的斜拉橋損傷經(jīng)驗(yàn)診斷系統(tǒng)框架。這個(gè)框架以損傷癥狀數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，以癥狀匹配機(jī)制為核心。在此框架的指導(dǎo)下，本文利用有限元分析建立了濱州斜拉橋的損傷癥狀數(shù)據(jù)庫(kù)，給出了癥狀匹配的通用算法框架，并在此基礎(chǔ)上給出了斜拉索損傷診斷的具體算法。由于該診斷系統(tǒng)并非基于嚴(yán)密的邏輯推理，而是基于部分信息的經(jīng)驗(yàn)判斷，因此其對(duì)測(cè)試精度不足和測(cè)試信息不完備