基于静力测量数据的随机梁式结构损伤识别研究

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随着我国经济和现代社会科学技术的快速发展,高耸房屋建筑、大跨度桥梁结构不断涌现,同时大量基础设施随着使用时间的增长开始出现老化、破损。这些重要工程的安全性、耐久性和正常使用功能日益受到人们关注。因此,对结构进行损伤评估和健康监测已成为土木工程学科一个重要的研究领域。从这个背景出发,本文简要地介绍了结构的损伤识别研究概况,并重点研究了基于静力测量数据的损伤识别方法。本文研究的主要内容如下:  1、介绍了一种基于静力测量数据的随机结构识别方法,用概率的观念给出了静力荷载作用下梁式结构的模型误差和测量噪声的定义。建立了关于损伤指数的随机控制方程,通过结合静力凝聚法和摄动法,给出了随机控制方程的求解方法。在获得随机控制方程的解后就可以得到各单元损伤指数的统计特性,从而能够用概率的定义对梁式结构的损伤进行评估识别。  2、在上述静力损伤识别方法的基础上,提出了一种改进的基于静力测量数据的随机结构损伤识别新方法。该方法通过对静力损伤识别结果进行概率判断寻找、将损伤概率很小的一些单元确定为未损伤单元,然后调整损伤指数均值和方差,回代入控制方程重新识别结构损伤。通过简支梁和两跨连续梁的数值算例表明,该方法能够在考虑结构模型误差和测量噪声影响的情况下有效识别出随机梁结构的损伤,且能降低误判的可能性,大大提高损伤识别的精度。  3、在基于静力改进的损伤识别方法的基础上,研究了真实模型误差的存在对损伤识别结果的影响。数值算例表明当实际结构单元刚度变异性较大时,刚度的变异会掩盖结构的真实损伤而使损伤识别精度降低。  4、最后,运用本文提出的静力改进的损伤识别方法对湖北阳新县106国道陈道洪公路桥梁这一工程的损伤识别进行了研究。该损伤识别方法克服了实际工程挠度测量信息不完备的困难,该桥梁结构数值计算结果再一次验证了静力改进的损伤识别方法的有效性。
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