基于振型曲率演化法的RC框架结构地震损伤识别

为快速识别地震导致的框架结构损伤,采用一种新的损伤识别方法,即振型曲率演化法。该方法采用S变换对结构顶部的加速度进行分析,进而得出地震前与地震期间的两个重要时刻,然后通过计算这两个时刻的振型曲率差识别结构薄弱层位置。为验证该方法的合理性和有效性,以6层3跨RC框架结构为例,在不同地震波和不同调幅工况下,分别对比振型曲率演化法与单参数层间位移角、双参数损伤指数两种损伤指标识别的结构薄弱层位置。在此基础上进一步研究了振型曲率差与两种损伤指标之间的相关性,并建立了线性关联模型来识别薄弱层损伤程度。结果表明:振型曲率演化法与两种损伤指标在不同地震工况作用下识别的薄弱层有很好的一致性,说明该方法能够准确识别结构薄弱层位置。振型曲率差与两种损伤指标之间的拟合公式的相关系数均在0.8以上,相关性都很高,通过分析这种相关性,可以利用振型曲率差获得结构薄弱层的损伤程度。

基于单元应变能变化率的结构损伤识别方法

针对梁类结构,根据单元损伤前后的模态应变能变化率,推导了新的损伤位置识别指标,并利用结构在损伤前后模态应变能变化与频率变化的关系提出了损伤程度评估指标.悬臂梁的数值模拟分析结果显示:损伤位置识别指标在损伤单元对应的结点处呈现显著的正号峰值,能够清楚地指示损伤位置;损伤程度识别指标对于单一损伤工况的损伤程度估算结果较接近于实际损伤程度,但对于多点损伤工况的损伤程度估计值偏小.所提出的损伤指标仅根据结构损伤前后的低阶模态频率和模态曲率即能达到较好的损伤识别效果,可应用于实际结构中.

基于广义柔度曲率矩阵对角指标梁桥结构损伤识别研究

为了构造梁桥结构损伤识别指标,基于广义柔度曲率矩阵,对广义柔度矩阵元素按行列两次差分得到广义柔度矩阵曲率,分别取损伤前后广义柔度矩阵曲率的对角线元素构建广义柔度曲率矩阵对角指标;再对广义柔度曲率矩阵列元素分别求1-范数和2-范数,分别将损伤前后矩阵列范数向量相减得到另外2个损伤识别指标,从而构造出3个新的损伤指标。采用简支梁算例对比验证这3个指标,进一步通过2种不同截面简支梁的损伤对比,分析新构造的广义柔度曲率矩阵对角指标的敏感性和适用性。最后,参考某连续刚构桥检测资料及其修正后的基准模型,应用新构造的广义柔度曲率矩阵对角指标,进行梁桥结构损伤识别数值模拟和验证分析。研究结果表明:3个新指标均能够识别出单损伤和多损伤工况的损伤位置和损伤程度。综合比较,广义柔度曲率矩阵对角指标效果最好;对于变截面梁桥损伤识别,广义柔度曲率矩阵对角指标有很好且稳定的识别效果;且广义柔度曲率矩阵对角指标能识别测点间部分损伤。归一方法对广义柔度曲率矩阵对角指标的损伤程度识别有轻微影响。结合广义柔度曲率矩阵对角指标和损伤程度计算,可以准确识别三跨连续刚构桥主梁损伤位置和损伤程度。

基于曲率模态比值的城市公路桥梁损伤识别

损伤识别是大型桥梁综合监测系统的重要任务之一.本文从基于曲率模态的城市公路桥梁损伤识别方法入手,从理论上研究了曲率模态损伤指标,并用ANSYS软件对一钢筋混凝土单跨简支梁进行了数值仿真分析,指出曲率模态在应用于损伤识别时的特性,并在此基础上提出曲率模态比值,通过数值模拟分析看到它是一种良好的损伤指标,具有很好的发展前景.

结构损伤识别的一阶曲率模态比值

结构在其建设-使用-退役这样一个相当长的过程中出现损伤和破坏是不可避免的,而这将严重影响到城市的发展和人们的生产生活情况。所以,了解损伤、发现损伤以及进行维修加固十分必要。从基于曲率模态的损伤识别指标法入手,提出一阶曲率模态比值,并用ANSYS对一钢筋混凝土单跨简支梁进行了数值仿真。重点研究了单处损伤情况下,结构损伤程度的识别,得出一些有意义的成果。

在役桥梁结构损伤位置识别的综合指标方法研究

在役桥梁结构的健康状况关系到人们生命财产的安全,了解其损伤状况极为重要。目前,在役桥梁结构的损伤识别经常要中止桥梁的运营,造成巨大的经济损失。为此,提出了一种不影响其运营的在役桥梁损伤位置识别方法。曲率模态方法是识别结构局部损伤位置比较理想的方法,该方法具有操作简便,灵敏度高的优点。同时,频率指标具有测试简便,精度高的优点,由此,提出了一种综合考虑曲率和频率变化率的综合指标法。为了在测试中不影响在役桥梁的运营,该方法中引入了随机子空间方法。最后采用一简支钢梁对所提方法进行试验验证。试验结果表明,基于频率和曲率变化率的综合指标法与随机子空间方法相结合能够有效地识别在役桥梁结构的损伤位置,而不会影响桥梁结构的运营。

斜拉桥桥塔横向地震损伤过程及减震措施研究

为了探讨H形斜拉桥上横梁进入有限塑性状态,从而减轻桥塔结构在横向地震作用下的动力响应,采用增量动力分析方法,确定以截面曲率作为评价桥塔地震损伤状态和损伤的主要指标,对混凝土上横梁和钢箱上横梁的耗能方案进行研究。结果表明:1)通过应用标定的截面曲率损伤指标,探讨了桥塔结构横桥向从屈服到破坏的过程,对桥塔的4种损伤状态进行评估,其方式是可行的;2)在横向地震作用下,下横梁端部及中塔柱顶部最早进入塑性状态,而中塔柱底部截面最晚进入;3)通过考虑混凝土上横梁进入有限塑性状态,可优化桥塔结构的横向地震响应、延缓易损截面发生破坏的时间;4)通过控制钢箱上横梁屈服弯矩水平,在强震作用下,构件率先进入塑性状态,发挥滞回耗能作用,降低结构横向刚度,桥塔减震效果明显。

基于易损性能分析的桥墩抗震设计

结合连续刚构桥高墩对钢筋混凝土截面进行了弯矩-曲率分析,从而确定了高墩的损伤指标,同时对高墩进行了非线性时程分析,得出该桥墩的理论易损性曲线。

一种基于频率响应曲率的损伤检测多步判定方法

在频率响应曲率指标基础上,提出了一种多步的检测方法,使用少量的传感器进行多步判定,来提高损伤定位的准确性和可靠性。通过简支梁的有限元数值算例,详细比较了改进的模态曲率方法、改进的柔度曲率方法和该文提出的方法对梁状多损伤结构的识别效果和抗噪能力。最后采用试验建模的技术,对局部减薄的多损伤管道和局部裂纹的单损伤管道进行损伤识别试验,结果验证了该方法的优越性,对解决实际工程结构的损伤检测问题具有一定的意义。

基于损伤柔度曲率矩阵的结构损伤识别新方法

基于模态柔度矩阵检测结构损伤的指标较多,如模态柔度差、模态柔度改变率和模态柔度曲率差等,这些指标都具有一定的有效性,然而,这些指标均需要损伤前、后的柔度矩阵,对实际工程应用有一定的限制性。通过提出一种仅基于损伤柔度曲率不需要结构损伤前的信息的新指标,分别对一个简支梁和一个两跨连续梁进行数值计算。通过数值分析结果表明:不论对单处损伤、多处损伤和轻微损伤,该指标均能清楚地判定结构的损伤位置;该指标值随着损伤程度的增加而增加,能定性地反映结构的损伤程度;新指标的抗噪性能也较好。

基于概率的钢框架结构地震失效模式识别方法

该文定义了构件的截面损伤指标,基于增量动力分析(IDA)方法,对地震输入下结构的失效模式进行分类,进一步统计得出各失效模式下构件端部截面损伤均值。提出基于概率的地震失效模式识别方法,建立各失效模式下结构失效概率关系表达式。基于OpenSees平台,对一个20层benchmark钢框架结构模型进行数值分析,结果表明,根据关键层的损伤状态可以合理地划分失效模式,引入构件重要性系数能较好地反映各构件截面损伤对结构失效模式的影响,基于概率的地震失效模式识别方法能有效的判别结构发生各失效模式的概率大小。

环境激励下结构损伤识别的综合指标法试验研究

结构损伤识别是结构健康监测和结构状态评估的主要前提之一。尽早了解结构的损伤状况和损伤位置有助于提高结构的预期可靠性和安全性,同时降低了结构的维修费用。论文主要研究了如何在环境激励下识别结构的损伤状况。基于曲率模态对结构局部损伤比较敏感和频率指标测试简单方便、精度高的特点,提出了一种以结构的曲率模态为基础,综合考虑频率变化的改进结构损伤识别方法。为了能够在不影响结构运营的前提下对其进行损伤识别,随机子空间方法被引入到该改进的结构损伤识别方法中,最后用一简支混凝土梁对该方法进行了试验验证。试验结果表明:改进的结构损伤识别方法结合随机子空间方法能够有效地识别环境激励下的结构损伤,避免了对结构运营的影响。