基于全息变形和遗传算法的装配式钢混组合梁损伤识别研究

针对一片装配式钢混组合试验梁,依次开展了在无损伤和多种损伤工况下相同试验荷载的加载试验,运用叠差分析与轮廓线提取算法对全息拼接图像进行处理,得到结构全息轮廓线以及结构全息变形数据。将初始全息变形与目标全息变形作为输入,结构全息轮廓线为损伤表征因子,通过改进的遗传算法在ANSYS二次开发接口APDL中对目标全息变形进行刚度矩阵折减系数全局最优解的求解。结果表明:全息变形位移曲线在正常无损变形和有损异常变形特征描述上具有较强的判别性,全息变形与百分表实测挠度值在所有试验工况下全梁L/4、L/2、3L/4处挠度值平均误差最大为6.9%,改进的遗传算法对试验梁损伤位置及程度识别精度较高,损伤识别结果与试验结果基本吻合。为后续研究该桥型的结构状态识别与结构健康监测奠定了基础,全息变形以及损伤识别算法亦可供其他桥梁参考。

箱梁顶板几何形态与结构状态关联的试验

基于"桥梁面相学"理论,在大尺度钢筋混凝土箱梁试验中,采用近景摄影三维重建技术获取钢筋混凝土箱梁顶板几何形态变化与裂缝发展状况的关系,进行试验箱梁荷载-变形-损伤的试验研究。结果表明,基于"桥梁面相学"理论的近景摄影三维重建技术,将传统百分表等接触式测量的点观测转换为非接触式的面观测,全方位体现试验箱梁在试验过程中的响应状况。细致描述了试验箱梁整体位移及结构状态,满足试验观测和变形精度要求,可为后续理论分析及同类试验或工程实践提供依据。

混杂钢纤维混凝土铺装层增强梁顶抗裂性试验研究

针对混凝土连续梁负弯矩区段拉应力过大问题,提出了一种能有效提高抗裂能力和阻止裂缝发展的混杂钢纤维混凝土结构。钢筋混凝土工形梁加载试验破坏后,在此基础上进行了修复处理,设计制作3片高掺量混杂钢纤维混凝土铺装层结构受弯构件,并设置普通混凝土铺装层做对比。试验结果表明:高掺量混杂钢纤维混凝土铺装层能够有效提高构件自身开裂弯矩,显著改善梁体抗裂性能,减小裂缝开展宽度。依据变形协调和静力平衡条件建立了加固工形梁的开裂弯矩计算模式,研究了用高掺量混杂钢纤维混凝土铺装层工形梁的开裂机理。

基于全息视觉测量的钢混组合结构损伤识别试验研究

对一片钢混组合试验梁依次开展不同损伤工况下的加载试验,利用全息变形视觉测量试验装置获取试验梁全息图像信息数据,基于结构全息边缘轮廓线提取算法计算分析全息图像信息数据以获得试验梁在不同损伤工况下的全息变形.以结构初始全息变形数据和结构目标全息变形数据作为输入,运用改进的BP神经网络算法反演试验梁刚度矩阵的退化,求解单元刚度矩阵折减系数的全局最优解,并以结构单元刚度矩阵折减系数作为损伤表征因子,实现对目标结构损伤状态的识别.试验结果表明:基于结构全息变形数据和BP神经网络的结构损伤识别方法对损伤具有较强判别性,试验梁不同程度、不同位置损伤工况的测试识别结果与试验结果基本一致,试验梁损伤位置及程度平均识别精度为92.6%,为后续研究奠定了基础.

全息图像轮廓线叠差分析桥梁挠度变形的方法

为通过摄影测量手段方便快速地得到整个试验梁的真实挠度,采用Log边缘提取算子提取图像灰度信息和轮廓线信息,再对试验梁下边缘轮廓线进行叠差分析即可得到主梁全息变形数据。通过与传统位移计测量挠度的方法对比发现表明:采用全息图像轮廓线叠差分析桥梁挠度所得结果满足工程应用精度要求;运用此方法,定期采集桥梁轮廓线信息,可以对桥梁进行长期监测,方便快捷找出桥梁的异常变形。

基于奇异信号的钢桁-砼组合梁损伤识别

提出了一种基于挠度影响线奇异信号的损伤识别方法,利用静力作用下结构挠度影响线与刚度的关系,结合Hankel矩阵与奇异值分解的信号处理方法,建立了以各截面影响线奇异值为识别因子的损伤识别模型。编写了以Matlab为主控程序的损伤识别算法,同时完成了对一片装配式钢桁-砼组合梁进行多种损伤工况下的试验。结果表明:利用影响线奇异值作为损伤定性指标,结合其斜率变化率最大峰值位置与数值可有效识别组合梁损伤位置与程度。相比其他方法,该方法的损伤位置识别准确度高且抗噪性能强,损伤识别结果较为理想。