基于橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)性能三層次評估方法.pdf

1、世界各國都擁有巨大體量的基礎(chǔ)設(shè)施工程結(jié)構(gòu)，維護管理經(jīng)費的不足使得工程結(jié)構(gòu)安全、耐久與健康問題愈加嚴重。如何能夠有效的對工程結(jié)構(gòu)進行性能評估，從而正確完善的維護管理工程結(jié)構(gòu)是業(yè)界難題。本文以橋梁結(jié)構(gòu)為主體，通過綜述世界各國關(guān)于橋梁性能評估的規(guī)范操作方法，從傳感技術(shù)、模態(tài)參數(shù)識別理論兩個層面思考如何能夠更好的進行結(jié)構(gòu)性能評估，并提出基于橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)的三層次性能評估方法。其主要內(nèi)容以及創(chuàng)新點主要有以下幾個：
　　(1)介紹了長標距應(yīng)變傳

2、感技術(shù)。良好的數(shù)據(jù)來源是結(jié)構(gòu)性能評估的大前提，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)發(fā)展若干年來，所出現(xiàn)的紛繁多樣的傳感技術(shù)都因為各種局限性，使得所測量數(shù)據(jù)很難用于準確的性能評估。在本文中提出基于長標距應(yīng)變的分布區(qū)域傳感技術(shù)，通過有限元分析，將橋梁結(jié)構(gòu)劃分為重點區(qū)域和非重點區(qū)域來布置傳感器，兼顧了全結(jié)構(gòu)性能參數(shù)識別的同時也減少了不必要的傳感器浪費，長標距應(yīng)變技術(shù)也實現(xiàn)了宏微觀結(jié)構(gòu)參量的準確測量。并在論文中對常規(guī)結(jié)構(gòu)布設(shè)、安裝、采集、存儲等做了相關(guān)規(guī)定，保障后

3、續(xù)結(jié)構(gòu)性能評估擁有穩(wěn)定的數(shù)據(jù)來源。
　　(2)豐富了長標距應(yīng)變模態(tài)分析理論。結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)一直以來都是我們了解結(jié)構(gòu)性能狀況最為直接的方式，如何從采集的數(shù)據(jù)中準確的識別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)一直是難點。本文中，通過擴展傳統(tǒng)位移模態(tài)參數(shù)識別理論，豐富完善了長標距應(yīng)變模態(tài)分析理論。在實現(xiàn)識別結(jié)構(gòu)基本參數(shù)（頻率、阻尼、振型）的基礎(chǔ)上，了解了應(yīng)變頻晌函數(shù)矩陣中包含更多結(jié)構(gòu)信息，以次實現(xiàn)了更深層次參數(shù)結(jié)構(gòu)應(yīng)變?nèi)岫鹊淖R別，為結(jié)構(gòu)性能評估奠定了良好的理論基

4、礎(chǔ)。
　　(3)提出了質(zhì)量未知條件下的應(yīng)變?nèi)岫茸R別方法。文中研究了應(yīng)變頻響函數(shù)與應(yīng)變?nèi)岫戎g的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)應(yīng)變頻響函數(shù)在頻率為零處等于結(jié)構(gòu)的應(yīng)變?nèi)岫认禂?shù)，分別從實模態(tài)和復(fù)模態(tài)頻響函數(shù)中推導(dǎo)應(yīng)變?nèi)岫扔嬎愎剑瑢嵞B(tài)下需要知道結(jié)構(gòu)質(zhì)量歸一化的應(yīng)變振型，復(fù)模態(tài)下需要知道模態(tài)縮放系數(shù)。采用PolyMAX法，可以在未知質(zhì)量情況下，直接實現(xiàn)對測量的應(yīng)變頻響函數(shù)進行參數(shù)識別，對于工程實踐具有重要意義。同時針對傳統(tǒng)方法難以識別密集模態(tài)這一挑戰(zhàn)性問題

5、，提出了窄頻帶內(nèi)的參數(shù)識別法，大幅減少計算時間還能獲得更為精確的結(jié)果。為結(jié)構(gòu)性能評估提供了深層次參數(shù)識別的理論基礎(chǔ)。
　　(4)提出了三層次性能評估方法。世界各國橋梁性能評估規(guī)范中，均以人工檢測輔助一定自動化檢測裝備進行性能評估，受人工主觀意識影響較大，同時檢測過程很難得到連續(xù)的監(jiān)測，對于結(jié)構(gòu)動態(tài)變化了解甚少。在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的提出三層次性能評估方法，依托長標距傳感技術(shù)以及長標距應(yīng)變模態(tài)理論，對監(jiān)測數(shù)據(jù)由淺及深，層層推進，挖掘數(shù)