基于静力测量数据的桥梁结构损伤定位研究

基于灰色理论的相关性分析方法将静态位移曲率置信因子SDCACi应用到大型桥梁结构的静力损伤识别中,通过该因子沿桥的横向节点、纵向节点的变化曲线实现了对桥梁结构损伤的准确定位.由识别结果可以证明:不论测量数据(用有限元仿真计算并加上了一个正态分布的随机扰动考虑测量误差)的多少,该方法对结构中的单损伤和多损伤都能进行准确的定位,因此该方法在大型结构及复杂结构的损伤识别中具有广阔的应用前景.     

基于动力指纹和Bayes数据融合的桥梁损伤识别

受测量噪声的影响,采用单一指标评价桥梁安全容易产生误判,因此提出一种基于Bayes理论的桥梁损伤识别方法.该方法将识别过程分解为损伤定位识别与损伤定量识别两部分,首先采用Bayes公式融合归一化的动力指纹,进行损伤位置识别,进而提取损伤处的动力指纹构建Bayes网络,计算各节点的条件概率,从而识别损伤程度.通过简支梁数值模拟验证了该方法具有良好的抗噪性,尤其能够对小损伤准确定位,对程度差别小的损伤准确分类.     

基于吊杆损伤失效的飞燕式拱桥鲁棒性研究

鲁棒性反映了结构对局部破坏的不敏感性,目前该方法在高层建筑中有一定应用。文章将结构鲁棒性分析应用于桥梁结构中,通过分析桥梁重要构件及易损构件失效时结构整体能量变化值,确定结构各个构件的重要性系数,并基于此确定结构的最不利损伤模型;通过冗余技术,讨论结构在特定构件失效后的安全储备;最后,通过一个中承式系杆拱桥吊杆损伤失效实例说明该计算方法在桥梁鲁棒性分析中的应用。     

采用水准仪测量桥梁挠度测量不确定度分析

对采用精密水准仪测量桥梁挠度进行了不确定度的分析和探索,得出用精密水准仪测量的桥梁挠度测量不确定度。     

耐久性最弱截面的确定方法研究

考虑到构件耐久性损伤对桥梁承载能力的影响，引入了耐久性最弱截面的概念，并以混凝土缺损、混凝土碳化、裂缝、混凝土强度和钢筋锈蚀等五个方面作为衡量耐久性损伤的影响因素，尝试采用层次分析法确定耐久性最弱截面的计算方法．并以一实桥拆除构件为例，验证了该方法的可行性，     

墩柱周围水流表层涡漩区宽度的试验研究

墩柱周围水流涡漩区为航行的不安全区域,该区域宽度的确定对通航河流桥梁附近航道及桥梁设计具有重要意义．采用粒子图像测速技术,对直槽和弯槽中圆柱周围近区表层的速度分布进行了测量．依据所测得数据,可知墩柱周围涡漩区的宽度与墩前行近水流条件、河槽弯曲情况等因素有关;并得到了圆形墩柱两侧水流表层涡漩区宽度与弗汝德数的相关关系．     

利用动静力测量数据的桥梁结构损伤识别

提出了一种基于模型修正理论的结构损伤检测的方法．首先给出一种利用结构振动模态数据修正结构刚度的子结构算法;然后将这一方法推广为同时利用振动模态数据和静力位移量测值的损伤识别方法;运用缩阶的理论分析模型解决实测自由度不足的矛盾．以一悬臂梁的损伤仿真试验,验证这一方法的有效性．并考察将这一损伤识别技术运用于大型桥梁实时监测系统的可行性．利用动静力测量数据的桥梁结构损伤识别@张启伟@范立础     

桥梁健康监测中桥梁结构损伤智能识别方法研究

作为桥梁健康监测中的重要组成部分,结构损伤识别对桥梁维修和管理有着重要意义。为优化桥梁结构损伤智能识别效果,研究提出了基于小波变换改进和深度置信网络的桥梁结构损伤智能识别方法。结果显示,该方法对斜拉索受损模式的最大识别准确性可达到0.95,相较于NB算法提高了0.12。这表明,该方法增强了对复杂桥梁数据的处理能力,提高了桥梁结构损伤智能识别的准确性,有利于促进桥梁结构损伤识别技术的发展,为提升桥梁管理水平提供保障。     

融合无人机线型测量与振动测试的桥梁状态评估

基于无人机摄影测量及随机振动测试的方法，探索在不封闭交通条件下进行桥梁状态评估的方法. 以长沙市某大桥为例，通过采用结构识别理论与无人机倾斜摄影技术分别对桥梁线型、桥梁病害、动力特性进行研究.利用无人机三维倾斜摄影技术重建目标桥梁三维实景模型并通过点云模型提取桥梁线型，将无人机测量线型与水准测量线型以及设计线型进行对比，研究发现线型差值的平均值为0.034?m，平均相对挠度值为L/12705（L为桥梁跨度），标准差为0.035?m，两者结果较为接近，验证了无人机测量桥梁线型的可靠性，也验证了运营桥梁期间外观尺寸无显著改变. 利用小型无人机技术对目标桥梁辅助进行外观质量调查，调查桥墩病害和支座损伤特征，结果表明桥梁无结构性损伤. 通过对结构进行环境振动测试，以行车、风等荷载作为激励，利用复模态指示函数（Complex Modal Indicator Function，CMIF）法捕捉结构模态参数（频率、振型、阻尼比），对比10?年前历史基线模态数据并综合考虑环境温度影响，判断该桥结构刚度无明显下降. 研究表明采用“无人机三维建模线型测量+无人机病害调查+随机振动测试”的桥梁健康状态的综合评估技术具有可行性、经济性及实用性.     

结构裂缝群的小波方法识别和数值模拟

为采用相对简单的方法对桥梁进行损伤识别,从而实现对结构健康状况的监测,基于桥梁裂缝常以裂缝群方式出现这一现象,通过Lipschitz指数与小波消失矩之间的关系．利用小波变换极大值在多尺度上的变化规律来表征信号突变点的性质,从而判定信号有无奇异点并确定其位置．并通过带裂缝简支梁有限元模型的静力模拟,运用前述理论,确定裂缝群的发生及位置．结果表明,较之传统方法,文中方法不仅更为经济方便,而且检测结果更为精确可靠。     

基于推倒分析的桥梁地震损伤评估模型与方法

推倒分析方法作为一种结构非线性一地震响应的近似计算方法,以其概念简明、操作简便、桶用图形方式直观地表达结构的抗震能力与需求等特点,正逐渐受到重视和推广A．Ghobarah提出利用两次推倒分析结果来计算多层建筑结构的操作指数,针对普通规则的桥梁结构,提出了推倒损伤模型的改进计算方法,该方法避免了非线性动力分析的繁琐,用简便的手段描述结构非线性特性,评价结构遭受不同地震烈度时的损伤程度,通过一座双柱式桥墩的计算分析表明,采用这种方法可以简单、合理、可靠地得出结构的损伤值。     

单自由度体系损伤谱及其应用研究

为合理地揭示结构在地震作用下的弹塑性行为,该文考虑结构最大弹塑性位移和累积滞回耗能的耦合影响,建立了单自由度(SDOF)体系损伤谱,提出了一种基于损伤谱的抗震性能评价方法.依据Park-Ang双参数地震损伤模型,通过大量的SDOF弹塑性时程分析计算,建立了基于强度折减系数的4类场地损伤谱.在统计平均和回归分析的基础上,得到了简化的损伤谱表达形式.算例验证了基于损伤谱的抗震性能评价方法的合理性.算例分析表明,按该文方法可以合理考虑累积滞回耗能对结构损伤的影响,其计算结果与时程分析结果具有较好的一致性,因而能够从统计意义上对结构的损伤程度进行评价.     

大骨料混凝土率型内时损伤本构模型

以内时理论和损伤理论为框架,分析了骨料粒径和应变率效应对混凝土损伤的影响.建立了大骨料混凝土的率型内时损伤本构模型,并采用该模型进行多轴动态应力-应变曲线分析.与大骨料混凝土多轴动态试验数据对比结果显示数值与试验结果符合较好,说明该模型可作为大骨料混凝土动态性能研究的依据.最后,应用所提出的本构模型和未考虑大骨料因素的内时损伤本构模型对某混凝土拱坝进行非线性地震反应分析,结果表明,应变率和骨料粒径对于结构的强度和刚度影响较大,在分析中应得到重视.     

基于功率谱灵敏度的子结构损伤识别方法

提出功率谱灵敏度与子结构缩聚技术结合的损伤识别方法,在分析响应功率谱对结构单元面积灵敏度的过程中采用差分法,解决了求解参数的偏微分较困难的问题;并将整体结构划分为若干子结构,对未损伤子结构采用Guyan缩聚技术,通过功率谱灵敏度分析的方法对缩聚结构进行损伤识别,该方法只需测量结构的少数几个自由度的响应就可以达到损伤检测的目的.最后,通过1个三层两跨的刚架模型验证了该方法的有效性.     

基底输入未知条件下质量不确定结构损伤识别

针对结构各层有效质量和地震动输入均未知情况下的损伤识别问题,构造了不需要已知周围土壤、邻近结构和非结构构件影响的层间规格化刚度参数和阻尼参数,提出了一种新的逐层递推时域识别方法,给出了用规格化参数进行损伤识别的公式.为避免结构质量的影响,引入暂态影响参数和相关参数,并分析了质量误差对参数识别的影响.该方法利用测试数据时程直接进行结构损伤识别,并可反演出地震动时程.算例表明本方法切实可行.     

钢筋混凝土梁柱概率损伤模型研究

针对目前概率损伤模型缺乏统一标定方法以及样本扩容困难的问题,以典型构件损伤模型为研究对象,提出概率损伤模型分布参数的标定方法和基于贝叶斯统计的样本扩容方法,并采用典型钢筋混凝土梁柱构件滞回试验标定各极限状态的损伤指数.以8度设防4个不同层数的RC框架结构为例,分别从单一构件损伤和整体结构构件损失综合比较损伤模型对建筑结构性能评估结果的影响.结果表明,本文提出的样本扩容方法能平衡先验信息和抽样信息,采用本文提出的标定流程可为后续样本扩容提供便利;本文经标定的损伤模型均能识别较大概率的破坏状态,在中小地震作用下,建筑结构地震损失均值基本一致,建议采用便于计算的位移损伤模型进行损失评估,在罕遇地震作用下,偏安全考虑,建议采用Park-Ang损伤模型.     

复合材料层合板双面贴补结构渐进损伤分析

提出了一种分析和预测在拉伸载荷作用下复合材料层合板双面贴补结构的极限承载能力的方法,建立了分析复合材料双面贴补结构渐进损伤的三维有限元模型.胶层用各向同性模型描述,提出了基于3个方向剪切应变描述的二次剪切失效判据来预测胶层的损伤起始,定义了与材料应力应变相关的刚度折减函数来模拟损伤后胶层刚度的连续退化.层合板用正交各向异性三维模型描述,采用基于应变描述的三维Hashin准则和Ye分层准则来预测其损伤起始,引入损伤变量来考虑层合板的损伤扩展.计算结果与试验数据吻合较好,说明该方法和模型可以有效地预测复合材料双面贴补结构的拉伸极限强度.     

基于环境振动信号的框架结构震后损伤识别

提出了一种新的损伤指标用于框架结构的震后损伤识别.以环境振动作为激励信号,采用小波包分解理论,利用框架结构损伤后振动信号的能量在频域内的变化,构建损伤指标DI,并给出了损伤识别流程图.在此基础上,以某钢筋混凝土框架结构为例,设定4种震后损伤工况,对框架结构进行了震后损伤识别分析,探讨了不同楼层、不同类型振动信号对损伤识别效果的影响.结果表明:本文构建的损伤指标DI可以有效识别框架结构的震后损伤,损伤指标DI与损伤程度之间有近似线性的关系;基于较高楼层振动信号的损伤指标值对结构的损伤识别效果较佳;利用速度信号可获得比加速度信号更好的识别效果.     

混凝土随机损伤本构关系工程参数标定与应用

介绍了混凝土随机损伤本构关系.利用我国混凝土设计规范规定的混凝土本构关系,标定了混凝土随机损伤本构模型的基本参数.通过考虑钢筋与混凝土之间相互作用,对素混凝土随机损伤本构模型进行了合理修正,使之可以应用于钢筋混凝土结构分析.通过自主研发,将混凝土随机损伤模型嵌入到结构分析软件ABAQUS以及OpenSees之中,对不同类型的结构试验进行了模拟.结果表明:混凝土随机损伤本构模型可以理想地模拟混凝土结构和钢筋混凝土结构的受力力学行为,为工程结构的非线性分析提供有效的手段.     

基于卷积神经网络和迁移学习的结构损伤识别

针对传统基于机器学习损伤识别方法手工提取特征适应性差、识别能力弱等问题,提出一种基于卷积神经网络和迁移学习的新颖、快速结构损伤识别方法.首先根据损伤特征向量特点,提出原始信号的分帧处理流程;其次考虑多传感器数据融合要求,建立多通道一维卷积神经网络结构损伤识别模型,给出模型的整体流程和网络参数;然后采集不同通道和不同噪声水平下,模拟不同位置程度损伤的15层框架数值模型加速度数据,进行损伤识别;最后将网络模型进行迁移学习,对7层框架模型试验进行损伤识别,并验证所提方法的可行性、准确性和计算复杂性.结果表明,该方法实现了特征自适应提取、损伤位置和损伤程度的精准识别,具有突出的计算效率.