基于模态识别的拱坝地震损伤诊断方法研究

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为了利用地震观测进行拱坝的损伤诊断,尤其是在地震发生后,首先要研究损伤诊断指标的计算方法。在各种研究结构振动特性的方法中,进行模态参数识别是目前应用最为广泛的方法。根据识别和计算得到的模态指标来评价拱坝的状态,是损伤诊断方法的基本思路。本文利用拱坝地震观测资料,对模态参数识别方法进行了对比研究。结合数值模拟方法,分析研究了典型模态指标的敏感性,并为后续采用模态指标对拱坝进行损伤诊断提供基础。具体研究内容主要分为以下三部分:(1)根据结构动力学研究的最新发展趋势,利用拱坝在不同的地震下得到的监测记录,采用不同的模态识别方法对拱坝的模态参数进行识别。通过比较不同地震下和不同方法识别得到结果,为了验证结果的合理性,还参考了其他不同学者的分析结果,最后对这些识别结果进行对比研究,分析了差异产生的原因,并评价其优缺点。(2)结构损伤诊断的基本模态参数主要为固有频率、阻尼和振型,还包含了一些模态参数的导出量。这些模态指标能够表征整个结构的损伤状态。一些指标也具有损伤定位功能。合理的运用模态参数识别以及数值模拟技术,对典型模态指标的敏感性进行了分析比较,为模态指标在水工拱坝损伤诊断中的应用提供了依据。(3)基于模态指标识别方法主要是利用现场测得的振动信息与初始模型信息的比较,通过研究结构的模态参数的变化来分析模型刚度的变化,从而识别出结构的损伤状况。采用弥散裂缝模型来模拟结构的地震损伤,根据损伤前后的有限元模型计算模态参数,判断结构的参数变化,从而进行结构损伤诊断。
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