类COMAC指标在桥梁损伤识别中的应用研究.pdf

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1、建材世界2011年第32卷第1期D()I：10．3963／j．ca．42一1783．TU．201I．01．022类COMAC指标在桥梁损伤识别中的应用研究林涛(中交公路规划设计院有限公司。北京100088)摘要：为了研究桥梁结构损伤并探索损伤识别指标，提出基于应变频响函数的参数COMAC洲作为损伤识别指标。在此基础上采用有限元方法．以一简支板为仿真算例，以结构模型的单元刚度衰减来模拟损伤。结果表明：CO．MAC洲对损伤的敏感程度高于由振型、应变等推演出的特征指标；该方法可用于结构损伤定位以及定性评价多处损伤。关键词：COMAC；COMAC删I应变频响函数；损伤识别Re

2、searchonCOMAC-likeIndicatorforBridgeStructure’SDamageDetectionLlNTaO(CCCC。HighwayConsulantsCo，1．td．Beijing100088，China)Abstract：Tostudybridgestructuraldamageanddamagedetectionindex，astructuraldamagemethodwithstrainfrequencyresponsefunction(COMAC“d)asdamagedetectionparameterwaspresented．

3、Inthesimulationexample，asimple-supportedplaneisdamagedbydecreasingseveralelementsbendingstiffnessonpredefinedlocation．TheresultsshowthattheC()MACg,_fissensitivetodamagethanthemethods，suchasmodalshapeandmodalstrain．Thepresen—tedmethodcanbeappliedtOlocationofstructuraldamagesaswellasident

4、ificationofdamageseverity．Keywords：COMAClCOMACddlSFRF,damagedetection既有桥梁结构状态评估及其相关研究是近年来的研究热点之一，其内容包括承载力评定、整体性能与可靠度等多方面指标的确定．而对桥梁后天损伤的识别与诊断是正确评定桥梁状态的基础。近年来，利用模态分析方法来对桥梁后天损伤的识别与诊断取得了很大进展，许多模态参数被用来判断损伤的存在及其损伤程度大小。由于应变频响函数所包含的信息比其它模态参数包含的信息更加丰富，而且可以直接通过实验测得．获得较为容易，在实际应用中有良好的发展前景【1‘3]。文章提出

5、了一种类似COMAC的基于结构应变频率响应函数的识别参数。在与COMAC识别结果比较中表明，COMACm。对损伤的敏感程度更高，但它只能用于判断结构是否发生损伤以及损伤程度。1理论依据1．1模态坐标置信因子CoMACI．ieven和Ewins在第六届罔际模态会议上提出用模态坐标置信因子(C()MAc)来查明结构缺陷地存在收稿lt期：2010—12—11．作荇钧介：林涛(1979一)．硕f：，工程师．E-mail：jxdll9870729@163．com77建材世界2011年第32卷第1期及其位置。COMAC定义如下‘comc“，一《黜㈣式中，点i处的两个状态A，B(完

6、好和损伤)下的振型定义为：伽，邪；N为模态振型数。西，，武，是指i点处分别在A，B两种状态下，第J个振型的值。COMAC(Co-OrdinateModalAssuranceCriterion)指标Ⅲ可以看作是由模态置信因子(MAC)的概念发展起来的，即前者是考察结构自由度的相关性，而后者的相关性是与模态有关的。研究表明[_5-63，在某些情况下，COMAC可用于定位损伤。1．2关于COMACaa指标多自由度动力结构的应变频率响应函数矩阵由下式给出H‘一∥y，妒r一∑Y，[谚妒·，妒和z，⋯谚妒。，](2)式中，Y，一(志，一(IJ2m，+J％)_1应变频响函数则为娥。

7、蚤k卫r--cozm,．+jm,，．(3)这就是结构在J点受到激励和i点测量应变所获得的应变频响函数(SFRF)，那么，这里提出类似上述COMAC的识别指标c⋯c盯=《秽器㈥式中，点i处的两个状态A，B下的应变频响函数响应定义为hd，h出。2算例分析建立如图1所示的10单元简支钢板模型，模型的基本参数如下：单元长度L一0．1m，截面面积A=0．003m2，材料密度』D=7800kg／m3，弹性模鼍E=210GPa，结构阻尼比e一0．03。为对比不同参数的敏感度，考虑如表l所示的损伤工况。工况结构状况工况一结构完好工况二单元5损伤80％工况三单元5损伤