基于损伤特征向量谱的桩板式挡土墙损伤预警

对结构动力系统响应信号间的虚拟脉冲响应函数进行小波包分解得到小波包频带能量谱,引入剩余频带的概念,创建特征频带向量谱,并在特征频带向量谱的基础上构建损伤特征向量谱。当损伤特征向量谱为零向量时,挡土墙不存在损伤;当损伤特征向量谱为非零向量时,挡土墙存在损伤。为了量化挡土墙的损伤状态,提出2个损伤预警指标:能量比均方差D_(IS)和能量比变异系数C_(Ⅳ)。对某桩板式挡土墙进行锤击振动试验,通过损伤预警指标对不同损伤状态下的挡土墙进行损伤识别。研究结果表明:当DIS=0,C_(Ⅳ)=0时,挡土墙不存在损伤;随着D_(IS)和C_(Ⅳ)的增大,挡土墙的损伤程度增大。因此,预警指标D_(IS)和C_(Ⅳ)不但可诊断挡土墙是否存在损伤,而且可识别挡土墙的损伤程度,可用于挡土墙结构的损伤预警。

基于希尔伯特损伤特征向量的挡土墙结构损伤诊断

为了诊断挡墙结构损伤,通过希尔伯特-黄变换对激励作用下挡墙结构动力响应间虚拟脉冲响应函数进行希尔伯特边际能量谱分析,筛选出对损伤较为敏感的特征频段,基于特征频段创建希尔伯特损伤特征向量,并提出损伤识别指标:能量比变异系数。基于损伤特征向量及损伤指标,提出了一种用于挡墙结构的损伤诊断方法,即通过损伤特征向量判别挡墙损伤状态,通过损伤指标走势曲面图诊断挡墙损伤位置,通过损伤指标与损伤程度间的定量关系识别挡墙损伤程度。对某桩板式挡墙进行了动力测试,验证该损伤诊断方法的可行性及有效性。结果表明:当挡土墙无损(无钻孔)时,损伤特征向量为零向量;当挡土墙有损(有钻孔)时,损伤特征向量为非零向量。通过损伤特征向量可判别挡墙损伤状态。局部损伤导致损伤指标走势图出现较大起伏,走势图峰值坐标即为局部损伤中心。建立了损伤指标与挡土墙损伤程度间的定量关系式,已知损伤指标可反算出损伤程度。该损伤诊断方法可敏感判别挡墙损伤状态、有效诊断损伤位置及定量识别损伤程度。

基于模态局部化和跃迁的网壳结构损伤指标

由于模态局部化和模态跃迁使结构损伤前后的振型产生较大差别,二者间的相关性发生较大程度的弱化,基于这一事实,利用结构的振型相关系数,构造出一种对网壳结构局部损伤具有高敏感性的损伤特征向量。该向量构造简单,仅使用少数振型和少量的测试自由度。通过一个网壳结构的算例分析,对所提出的损伤特征向量的性质进行了检验。结果表明,该向量不仅具有较好的空间可分辨性、损伤敏感性和噪声鲁棒性,并且对结构有限元模型误差具有一定的适应性。

基于模糊理论的结构损伤模式识别

提出一种分步识别结构损伤模式的方法,首先根据结构损伤识别的特点,利用小波包分解原理,获得基于响应信号能量的损伤特征向量,然后利用神经网络确定损伤模糊集隶属度函数,通过模糊模式识别方法对结构损伤模式进行识别,最后对桥梁Benchmark模型进行试验验证.结果表明,该方法能较准确地识别结构的损伤模式,在工程应用中具有一定的实用价值.

桩板式挡土墙损伤预警研究

为预防挡土墙坍塌事故,首先基于小波包频带能量谱理论,对激励作用下挡土墙结构响应间虚拟脉冲响应函数进行小波包频带能量谱分析;然后创建损伤特征向量谱,确定损伤预警指标,开发一种用于挡土墙结构的三级损伤预警方法;最后对某桩板式挡土墙进行振动测试,验证该损伤预警方法的可行性和有效性。结果表明:基于损伤特征向量谱可预警挡土墙损伤状态;通过损伤预警指标走势图可预警挡土墙损伤位置;通过损伤程度与预警指标间的定量关系可预警挡土墙损伤程度。

环境激励下挡土墙结构损伤识别及安全性评价

在役挡土墙结构在多因素作用下会出现损伤,而损伤即降低其安全性。为评价在役挡土墙结构的安全性,对环境激励下挡土墙结构动力响应间虚拟脉冲响应函数进行希尔伯特边际能量比谱分析,基于希尔伯特频段的损伤敏感性分析,创建识别挡土墙结构损伤的希尔伯特损伤特征向量和损伤指标;并以某在役桩板式挡土墙结构为试验对象,将行驶车辆引起的振动作为激励,并考虑环境温度和湿度的影响,对该挡土墙进行环境激励下的多次现场测试,通过损伤指标识别该挡土墙的损伤并评价其安全性。试验结果发现:在环境激励持续作用下,损伤指标值持续增长,挡土墙稳定系数逐渐减小,表明挡土墙的损伤在持续产生、损伤程度不断增大、安全性逐渐降低;而建立稳定系数与损伤指标间的定量关系可评价挡土墙的安全性;另外,温湿度对挡土墙损伤积累有较大影响,尤其是高温联合强降雨会加速挡土墙损伤的出现;因此,通过损伤指标不仅可识别挡土墙的损伤还可评价其安全性。