基于振動(dòng)測(cè)量的鋼筋混凝土柱損傷識(shí)別研究.pdf

1、由于材料的老化、不正當(dāng)使用以及維護(hù)不善將會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)一些潛在的病害以及危險(xiǎn)，同時(shí)地震、火災(zāi)、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害或倚載長(zhǎng)期作用的疲勞、腐蝕等原因也將使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的損傷。因此，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)在這些年來(lái)成為工程界普遍關(guān)注的研究焦點(diǎn)，而利用結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別被認(rèn)為是一種有效的途徑之一?；谡駝?dòng)的損傷識(shí)別技術(shù)被土木工程界廣泛的應(yīng)用于提取結(jié)構(gòu)相應(yīng)的模態(tài)參數(shù)(例如：自振頻率，阻尼比以及振型)。這些模態(tài)參數(shù)將成為后續(xù)有限元模型修J下、結(jié)構(gòu)

2、損傷識(shí)別、結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估以及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等工作的基礎(chǔ)。同時(shí)，基于結(jié)構(gòu)的動(dòng)力時(shí)程響應(yīng)的時(shí)域識(shí)別方法也受到人們?cè)絹?lái)越多的重視。本文所做的工作如下：
　　 1.研究鋼筋混凝土矩形柱在不同程度的擬靜力荷載作用下進(jìn)入相應(yīng)的損傷狀態(tài)后，在動(dòng)力測(cè)試的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行損傷識(shí)別的過(guò)程。在擬靜力試驗(yàn)的不同加載階段，分別利用錘擊試驗(yàn)的方法對(duì)鋼筋混凝土柱進(jìn)行激振并采集目標(biāo)結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)，然后運(yùn)用ERA法對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行分析得到鋼筋混凝土柱在健康以及不同

3、程度損傷狀態(tài)下的模態(tài)參數(shù)。最后，利用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有限元模型修正方法和基于模態(tài)靈敏度的模型修正方法對(duì)所研究的柱子進(jìn)行損傷識(shí)別。
　　 2.研究了鋼筋混凝土柱在火災(zāi)后的損傷識(shí)別方法。當(dāng)構(gòu)件處于健康狀態(tài)下時(shí)，對(duì)其進(jìn)行模態(tài)測(cè)試以獲得相應(yīng)的模態(tài)參數(shù)。然后，對(duì)試件引入火災(zāi)試驗(yàn)，獲得破壞后目標(biāo)結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，并且將火災(zāi)前后的模態(tài)參數(shù)的變化加以比較。本文主要利用兩種不同的模態(tài)識(shí)別方法，即特征實(shí)現(xiàn)算法(ERA)和PolyMax法來(lái)獲得火災(zāi)前后的

4、柱子的模態(tài)參數(shù)，并且對(duì)兩種方法進(jìn)行了比較。為了識(shí)別損傷，首先引入坐標(biāo)模態(tài)置信因子(COMAC)值來(lái)對(duì)損傷進(jìn)行初步識(shí)別。最后，利用模型修正法識(shí)別得到構(gòu)件的剛度退化程度。
　　 3.提出了一種直接運(yùn)用結(jié)構(gòu)的振動(dòng)加速度響應(yīng)時(shí)程的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)物理參數(shù)和損傷識(shí)別的一般方法。該方法通過(guò)一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬器和一個(gè)參數(shù)評(píng)估用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。同樣針對(duì)前述的試驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用所測(cè)得的加速度響應(yīng)信號(hào)，直接對(duì)試驗(yàn)構(gòu)件的單元彈性模量進(jìn)行識(shí)別。