基于柔度差高斯曲率的结构损伤识别研究

论文摘要

在现代化高等级公路和城市高架道路的修建中,桥梁不但在工程规模上巨大,而且常常处于交通的咽喉部位。桥梁结构在服役期间因为受到地震、冲击、风荷载、腐蚀等作用,材料内部结构会发生变化并产生各种各样的损伤。如果损伤不能得到及时检测和修复,将会对人民的生命、财产安全造成很大的损失。因此,桥梁结构的损伤诊断技术具有极为重要的意义。近些年来,在桥梁结构损伤识别研究中,国内外基于振动信息损伤识别的研究已成为热点课题,人们在利用振动信息损伤识别的研究中做了大量的工作,发展了大量的方法。其中以柔度矩阵为基础的损伤识别方法得到了一定的发展,并取得了一定的成果,但是基于柔度矩阵的研究方法大多停留在一维梁结构或者桁架结构中,在二维结构中的应用很少。本文将柔度矩阵和高斯曲率结合起来,提出了柔度差高斯曲率损伤指标,并将该方法应用到结构的损伤识别定位中,取得了较好的效果,为今后研究新的钢筋混凝土结构损伤识别方法提供了理论及试验依据。本文的主要研究内容如下:1)利用柔度差高斯曲率作为损伤指标并对其应用进行理论和应用研究。2)利用有限元分析软件建立3片组合T梁模型,并人为设置不同损伤工况,进行模态分析,运用柔度差高斯曲率法进行结构位置识别,结果表明对于单处、多处和微小的损伤都能精确地定位。3)在实验室浇筑3片组合T梁模型,通过静载实验得到了五种不同的损伤工况。应用LMS动态测试系统进行模态实验,进行模态分析,运用柔度差高斯曲率法进行结构损伤位置识别,结果表明对于单处、多处和微小的损伤都能较精确的定位,验证了基于柔度差高斯曲率的结构损伤识别方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 桥梁结构损伤识别的意义
• 1.2 桥梁结构损伤识别研究现状
• 1.3 结构的损伤识别方法
• 1.3.1 基于静力测试数据的的损伤识别方法
• 1.3.2 基于结构振动信息的损伤识别方法
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 柔度差高斯曲率在损伤识别中的应用
• 2.1 引言
• 2.2 柔度差矩阵的基本原理及相关的损伤识别方法
• 2.2.1 柔度矩阵的基本原理
• 2.2.2 高斯曲率
• 2.2.3 柔度差高斯曲率
• 2.3 基于柔度差高斯曲率参数的数值分析
• 2.3.1 混凝土简支T 梁有限元模型分析
• 2.3.2 损伤工况的设置情况
• 2.3.3 损伤位置的识别
• 2.4 本章小结
• 第三章 模型试验
• 3.1 引言
• 3.2 实验模态分析原理
• 3.2.1 模态分析基本原理
• 3.2.2 模态分析的基本假设
• 3.2.3 模态实验的基本过程
• 3.2.4 实验模态分析参数识别
• 3.2.5 实践中的模态参数估计
• 3.3 试验模型和试验装置
• 3.3.1 钢筋混凝土T 梁模型
• 3.3.2 试验方案设计
• 3.3.3 测试过程及实验仪器
• 3.3.4 静、动态测试系统
• 3.4 本章小节
• 第四章 试验数据分析
• 4.1 引言
• 4.2 试验结果初步统计
• 4.3 柔度矩阵高斯曲率确定损伤位置
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 今后工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果
• 攻读学位期间发表的论文情况
• 攻读学位期间参加的科研项目