基于模态柔度的钢筋混凝土结构损伤识别理论与试验研究

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1、学校代号：学号：密级：10532S11011028公开湖南大学硕士学位论文基于模态柔度的钢筋混凝土结构损伤识别理论与试验研究湖南大学青年教师成长计划资助高校博士点新教师基金(20120161120028)资助湖南省自然科学基金青年基金(12JJ4053)资助国家自然科学基金青年基金(51208190)资助堂僮由遣厶丝名；谢型医昱垣姓名丞亟整；墨堡蕉塾堡围重量』麴援墙差篁僮!一±丕王猩堂医童些名鏊；．绪掬王猩．论窑握窒旦期；2Q!垒生Q曼旦呈!旦i佥奎筌避县塑；2Q!垒生Q鱼旦Q三旦筌避委员金圭廑；远煎生数握舢舢川删删删

2、舢圳0川Y2604844Theoreticalandexperimentalresearchondamageidentificationofreinf-orcedconcretestructureswithmodalnexibilitybyXIELiminB．E．(NonhChinaInstituteofScience&1『echn0109y)20lAthesissubmittedinpanialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineering

3、StructuralEngineeringintheGraduateSchOOlofHunanUniVersitySuperVisorProfessorY1weijiaIl，AssociateProfessorZHOUYllnMay，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律

4、后果由本人承担。作者签名：☆釉艮日期：加，啦年‘月，王日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校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。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：讳衲民日期：jL6f毕年6月心日导师虢巩，7供～日期．卸中年占月∥日基于模态

5、柔度的钢筋混凝土结构损伤识别理论与试验研究摘要结构识别是一门跨学科的综合性研究，自上世纪70年代以来一直处于热门研究领域。近十年来ASCE．SEI致力于推广结构识别六步圆的研究框架，以此来规范结构识别的相关研究，这已受到很多研究学者的推崇。依据“理论．试验．决策”的研究思路，结构识别六步圆包括：(1)观察和概念；(2)先验模型；(3)控制实验；(4)数据分析与阐述；(5)模型校验和参数识别；(6)模型模拟预测。本文在总结和吸收国内外的优秀成果基础上，对实验室的钢筋混凝土简支梁、连续梁和地基上空间框架模型进行静动力试验及

6、结构识别研究。具体内容如下：(1)在理论上拓展了模态柔度概念，并发展了基于频响函数截距的模态柔度算法。针对模态柔度仅基于位移响应的研究现状，本文提出了包含力矩和转角信息的广义模态柔度。一根薄壁方钢管悬臂梁的静力分析、模态分析和线性时程分析结果被用来验证模态柔度算法的正确性，研究表明转角振型比位移振型的质量参与系数低，因而转角模态柔度的精度比位移模态柔度低，合成转角模态柔度需要更高阶的转角振型。(2)钢筋混凝土简支梁自振频率随着损伤程度的加深逐渐降低，阻尼比增加，且应变振型比位移振型更能敏感地识别损伤位置，而模态柔度能综

7、合全面地反映钢筋混凝土简支梁的损伤位置和损伤程度。混凝土非线性使模态柔度位移和静载位移处于不同的受力状态。钢筋混凝土简支梁的边界条件对模态参数影响大，并基于Strand7API．Matlab交互访问修正不同损伤工况简支梁的物理参数，获得钢筋混凝土简支梁的刚度梯形退化曲线。(3)由于结构识别中测量误差和模型误差的补偿抵消，传统单模型结构识别显示出其局限性，从而指出结构识别可靠性的重要性。本文以钢筋混凝土连续梁的静动力测试结果为依据，选取混凝土的弹性模量和密度、中间支座刚度及端部支座刚度4个模型碎片建立了10000个有限元

8、模型，研究模型碎片的灵敏度和位移测点熵值排序，并运用静力位移和模态频率进行基于误差阈值的多模型甄选。(4)填充墙对钢筋混凝土空间框架模态参数的影响显著。设计一组空框架、粘土砖框架和填充墙框架的对比试验，分别研究填充墙的附加质量和附加刚度对钢筋混凝土框架模态参数的影响。研究结果表明填充墙的附加质量使频率降低而附加刚度使频率提高，填充