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1、Seediscussions,stats,andauthorprofilesforthispublicationat:https://www.researchgate.net/publication/290741395Structuraldamageidentificationbasedonmodalindicesanddatafusionforanarchbridgeofconcrete-filledsteeltubesArticle·December2009CITATIONSREADS3172authors,including:Shao-FeiJiangFuzhouUnive
2、rsity80PUBLICATIONS297CITATIONSSEEPROFILEAllcontentfollowingthispagewasuploadedbyShao-FeiJiangon06June2017.Theuserhasrequestedenhancementofthedownloadedfile.振动与冲击第28卷第12期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCKVol.28No.122009基于模态指标与数据融合的钢管混凝土拱桥损伤识别12姜绍飞,胡春明(1.福州大学土木工程学院,福州350108;2.沈阳建筑大学土木工程学院,沈阳110168)摘
3、要:为了提高大型结构的损伤诊断率,提出一种基于模态指标和数据融合的结构损伤识别方法.根据结构振动响应,首先利用多种模态损伤指标,对钢管混凝土拱桥的损伤位置进行初步诊断,然后利用所提出的加权平均法,对多种模态损伤指标进行融合计算,最后根据峰值方法得到拱桥的损伤位置。为了验证所提方法的可行性和有效性,对一双跨下承式钢管混凝土拱桥进行了单损伤和多损伤模拟,同时考虑了噪声等环境因素对识别结果的影响,并与单一损伤指标识别结果进行了比较。结果表明,所提出的损伤识别方法能够对钢管混凝土拱桥的损伤进行定位,它明显优于单一损伤指标的识别结果。关键词:钢管混凝土拱桥;损伤识别;加权平均;数据融合
4、;噪声中图分类号:TU317.5;TP274;TP183文献标识码:A钢管混凝土拱桥以其较强的跨越能力、便于施工1基于模态的损伤指标和先进的经济技术指标得到了比较广泛的应用。然而随着拱桥使用年限的增长,由于材料性能的退化以及基于振动模态及其变化的损伤指标有很多,如模各种灾害的产生,使得结构的整体工作性能和安全问态置信度指标、坐标模态置信度指标、曲率模态、柔度题日益突出,对钢管混凝土拱桥进行健康检测和损伤模态、柔度曲率、模态信号损伤指标(DSI)等,它们对不识别研究日显重要。同的结构损伤敏感度不同。这里重点介绍用于钢管混结构损伤检测是国内外研究的热点,对桥梁结构凝土拱桥的9种损
5、伤指标,即曲率模态差、柔度损伤指[1]损伤识别的方法主要有静力法(静态系统识别法)和标Zi值、模态柔度差(MF)、柔度模态改变率(MFI)、模[2]动力法。对于钢管混凝土拱桥这种复杂的结构体态柔度曲率差(MFC)、模态应变能变化率、归一的模态系,拱肋是主要承力构件,它的受力状态、位移变形和变化比(NMCR)、归一的曲率变化比(NCCR)和归一的损伤程度尤为重要。然而钢管混凝土在施工过程中,模态应变能变化(NMSECR)。由于排气不畅所引起的气孔存在,混凝土本身质量不111曲率模态差高的缺陷,以及环境温度对钢管混凝土材料间的温差曲率反映了结构中性面的变形模态,它与构件的影响等原
6、因,都会导致拱肋内的混凝土缺陷,从而影响截面弯曲刚度成反比。如果构件发生损伤会导致曲率[4]钢管混凝土拱肋的整体受力性能,导致损伤的存在。增大。由中心差分方法可求得结构的曲率:由于这些损伤在钢管内,不可见,并且在损伤检测过程φi(j+1)-2φi(j)+φi(j-1)Ci(j)=2(1)中又不能轻易地破坏原结构,利用结构动力特性的变h化对结构进行损伤检测成为国内外研究的热点。但由式中:φi(j-1),φi(j)和φi(j+1)分别表示第i于影响结构动力特性的因素较多,再加上大型结构海阶模态在j-1,j,j+1点的模态值,h为两节点之间的量的实测数据和噪声等,研发有效的损伤识别
7、方法成距离。为结构健康监测领域共同关心的课题。曲率模态差:[3]du本文利用现代信息处理技术———数据融合,在Δ=Ci(j)-Ci(j)(2)振动响应数据的基础上,提出了基于多位移模态指标式中:上标d和u分别代表结构损伤状态和无损伤与数据融合的钢管混凝土拱桥损伤识别方法,并对一状态。钢管混凝土拱桥的单/多损伤模式进行了识别。112曲率模态差指标的Zi值梁式结构损伤引起的弯曲刚度变化会使模态曲率在损伤处产生较大改变,由曲率变化导出的归一损伤指标Index在各段的值可以根据其峰值来指示损伤的基金项目:国家自
