环境激励下检测桥梁结构损伤的柔度灵敏度方法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文环境激励下检测桥梁结构损伤的柔度灵敏度方法研究论文作者：郭亚飞学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：桥梁与隧道工程指导教师：杜青职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofBridgeandTunnelEngineeringStudyontheFlexibilitySensitivityMethodforStructuralDamageDetectionofBridgeunder

2、AmbientExcitationByGuoYafeiSupervisor:Prof.DuQingMarch2015河北工业大学硕士学位论文摘要桥梁结构的损伤识别对于大型结构的安全使用是至关重要的，在损伤识别过程中如何更加准确地对损伤程度和位置进行判定成为研究热点。本文提出了一种以环境激励下的结构柔度灵敏度为理论基础的损伤识别方法，通过对结构的现场动力检测得到结构损伤后的振型矩阵，以及根据图纸建立其原始的有限元模型进行模态分析得到其未损伤的振型矩阵，利用通过理论推导得到的公式可以计算出结构单元级别的损伤程度。本文主要的研究内容有：1.介

3、绍了一种利用环境激励下的模态数据监测结构损伤的柔度灵敏度方法，对于环境激励下所得的不归一化的振型引入振型归一化系数，并且将这些系数作为新的未知量，通过对柔度灵敏度方程做适当的变形，并利用矩阵的拉直运算和广义逆，把各单元的损伤参数和各振型归一化系数一并予以求解。2.以简支梁为简单模型，根据有限元模型建立的法则进行建模，并且对其某一单元修改弹性模量以模拟结构的损伤，进行模态分析后得到损伤前后的振型，利用提出的柔度灵敏度方法进行损伤识别，以此验证此理论的科学性和实用性。本文对简支梁模型进行了单损伤情况和多损伤情况的对比。针对实际情况的数据不完

4、备性作了模拟分析，验证了实际检测数据不完备时此方法是可行的。3.以承德某大桥为实际工程示例，根据图纸建立原始有限元模型，从而得到质量归一化下的振型矩阵；另外，根据对其进行的实际模态测试以得到该桥梁结构的环境激励下的非质量归一化的模态数据；利用振型归一化系数环境激励下的非质量归一化数据转化为质量归一的数据；最后，将振型归一化系数和损伤参数均视为未知量，通过对柔度灵敏度方程的适当变形，利用广义逆运算进行求解。关键词：损伤识别环境激励柔度灵敏度损伤识别I河北工业大学硕士学位论文ABSTRACTTheidentificationofbridge

5、structuredamageiscrucialforthestructuresafe,andhowtoidentifytheinjuryextentandlocationaccuratelyintheprocessofinjuryidentifyingbecomeahottopic.Thispaperpresentsadamageidentificationmethodwhichisasensitivity-basedenvironmentalcomplianceincentiveasthetheoreticalbasis.Throu

6、ghthemodalmatrixgetindynamictestingsiteafterthestructuredamagingandanalysismodalmatrixgetinitisnotdamagebyestablishingitsoriginalfiniteelementmodel,thencancalculatetheunitdamagingdegreewiththetheoreticalderivationformula.Themaincontentsofthisarticleare:1.Introducesametho

7、dnamedflexibilitysensitivityunderambientexcitationwhichusingmodaldatatomonitorthestructuraldamage.Andsincetheenvironmentresultingexcitationisnotnormalized,somakeaintroductionofmodalnormalizationcoefficientswhichwillusedbeasthenewunknownamount.Withtheproperdeformedandstra

8、ightenedusingmatrixoperationsandgeneralizedinverse,cancalculatetheseunknowncoefficients.2.Makingasimple