基于结构动力特性的梁桥损伤识别技术研究

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1、分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目基于结构动力特性的梁桥损伤识别技术研究英文BeambridgestructuredamageidentificationResearchbasedon题目thedynamiccharacteristicsofstructure研究生姓名胡廷长姓名张开银职称教授学位硕士指导教师单位名称交通学院邮编430063申请学位级别硕士学科专业名称结构工程论文提交日期2014年4月论文答辩日期2014年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人2014年4月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本

2、人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手

3、段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期：万方数据武汉理工大学硕士学位论文摘要自20世纪70年代以来，国内桥梁建设工程取得了丰富的成果，很多复杂化、大型化的桥梁相继问世。桥梁结构，作为一个地区交通网络咽喉的重要建筑物，保障其结构的安全性和耐久性尤为重要。我国桥梁数量庞大，许多既有桥梁由于设计、施工、超载、自然腐蚀等原因，出现了不同程度的老化、破损、裂缝等现象。为保证这些桥梁有足够的安全性继续使用，需要

4、监测和评估桥梁结构的损伤状态，从而对桥梁结构进行相应的维修和加固，这个过程就是桥梁健康监测和结构损伤识别。桥梁健康监测系统的核心内容就是结构损伤识别。结构损伤的出现，表现为实际结构动力特性（固有频率、振型模态参数等）发生改变。因此可以通过对结构动力特性参数的分析，判断结构损伤出现的位置和程度。本文重点研究梁式结构由于损伤引起的固有频率变化，并采用指纹分析的方法，研究结构的损伤定位问题。论文首先对结构损伤识别进行概述，比较详细地介绍了结构损伤识别的基本方法，着重对比分析了分别基于静力测试和动力测试的损伤识别方法。其次，介绍梁桥结构动力损伤识别方法，根据

5、理论建立三种损伤识别频率指纹，分别是频率变化比、频率变化平方比和正则化的频率变化率。比较这三种指纹进行损伤识别的精准度，发现正则化的频率变化率指纹单调性最好，结构损伤定位的效果也比较好。再单独讨论正则化频率指纹的稳定性，分析梁的损伤单元宽度对频率指纹的影响，并以梁式结构为例，指出频率指纹进行损伤定位的原则和步骤，并进行有限元模型验证，表明正则化的频率变化率指纹进行损伤定位的精度还是比较高的，值得一提的是，频率指纹对结构对称损伤的定位尚需附加其它识别条件。然后，对基于动力特性的损伤识别方法中出现的误差进行理论分析，探讨了动力测试误差、模型误差以及算法中

6、存在的数值计算误差。并针对误差来源分析介绍了三种误差影响的减少方法。最后，介绍了桥梁健康监测系统，论述健康监测系统的构成以及与结构损伤识别的关系，重点说明传感器优化布置在健康监测系统中的意见以及发展前景。关键词：健康监测，结构损伤，动力特性，固有频率I万方数据武汉理工大学硕士学位论文AbstractSincethe1970s,thebridge-construction-projecthasachievedgreatsuccessthroughtheworld.Manycomplex,large-scalebridgesarebuiltintoour

7、society.Bridges,thethroatofacountryorregion'stransportationnetwork,itssafetyanddurabilityareparticularlyimportant.Ourcountryhasalargenumberofbridges.However,duetothedesign,construction,overloading,naturalerosionandotherreasons,manyexistingbridgeshavedifferentdegreesofdamage,suc

8、hasaging,damage,cracks,etc.Toensurethatthesebridgeshav