框架結(jié)構(gòu)模態(tài)辨識及損傷診斷方法的改進(jìn)與應(yīng)用.pdf

1、工程結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)辨識及損傷診斷是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的核心技術(shù)與理論基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)的地震損傷可以通過結(jié)構(gòu)物理參數(shù)及動力特性的變化來估計,這樣就可用模態(tài)參數(shù)辨識方法來評估結(jié)構(gòu)的地震損傷。結(jié)構(gòu)地震損傷評估為震后結(jié)構(gòu)的安全性評定及加固修復(fù)提供理論依據(jù),具有較重要的工程實用價值。本文首先提出了結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識與損傷診斷的方法,進(jìn)而對結(jié)構(gòu)地震損傷進(jìn)行評估,主要研究內(nèi)容歸納如下:
　?、俸喴榻B了相關(guān)的研究背景和意義,對結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識方法、結(jié)構(gòu)損傷診

2、斷方法及地震損傷評估方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述。
　?、卺槍?jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸獯嬖诘娜秉c,提出了將數(shù)字濾波器和經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸饨Y(jié)合的ARMA法、SRCE法、STD法,針對四層鋼框架試驗?zāi)Ｐ?、BHM Benchmark試驗?zāi)Ｐ秃头抡婺Ｐ瓦M(jìn)行了模態(tài)參數(shù)辨識。辨識結(jié)果表明,所提方法能有效分離密集模態(tài),避免了單獨使用經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸饪赡艹霈F(xiàn)的模態(tài)混疊問題,免除了ARMA法、SRCE法、STD法定階問題的困擾。進(jìn)一步與隨機子空間法的模態(tài)參數(shù)辨識結(jié)果進(jìn)

3、行了對比。
　?、劢Y(jié)合模態(tài)應(yīng)變能變化率指標(biāo)法和直接解析法的優(yōu)點,提出了一種新的兩階段損傷診斷方法:第一階段使用模態(tài)應(yīng)變能變化率指標(biāo)進(jìn)行損傷定位,第二階段使用直接解析法對損傷單元進(jìn)行損傷定量。數(shù)值分析結(jié)果表明:所提方法不僅大大降低了直接解析法損傷未知量的求解數(shù)目,而且大大降低了損傷識別所需的模態(tài)階數(shù),僅需結(jié)構(gòu)的低階模態(tài)就能準(zhǔn)確地進(jìn)行損傷診斷,這樣在理論上更加接近于工程實用。
　?、芡ㄟ^計算結(jié)構(gòu)地震損傷前后模態(tài)參數(shù)的變化量,并建

4、立這種變化與結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)參數(shù)的關(guān)系,提出了一種實用的結(jié)構(gòu)地震損傷評估方法。利用IDARC對五層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震反應(yīng)分析,繪出結(jié)構(gòu)各層的損傷指數(shù)時程曲線來對結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)進(jìn)行分段,運用隨機子空間方法識別出完好狀態(tài)和破壞狀態(tài)下的模態(tài)參數(shù)。通過改變輸入地震動的加速度峰值來獲得結(jié)構(gòu)在不同損傷程度下的模態(tài)參數(shù),從而建立結(jié)構(gòu)整體損傷指數(shù)與模態(tài)參數(shù)變化的關(guān)系,并擬合了經(jīng)驗公式。這樣就可以由模態(tài)參數(shù)變化得到的結(jié)構(gòu)整體損傷指數(shù)來評估結(jié)構(gòu)的地震損傷