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1、大跨度桥梁健康监测技术的近期研究进展韩大建,谢峻69文章编号:1003-4722(2002)06-0069-05大跨度桥梁健康监测技术的近期研究进展韩大建,谢峻(华南理工大学土木工程系,广东广州510641)摘要:基于振动的结构的健康监测(损伤诊断技术),以其良好的应用前景(特别是对大跨度桥梁),已成为目前结构工程界研究的热点。在系统调查当前该技术国内外研究现状的基础上,对该技术涉及的技术问题作了总结,对将来的发展亦作了展望。关键词:大跨度桥;健康监测;损伤诊断中图分类号:U446文献标识码:AState-of-Artso
2、fHealthMonitoringTechniquesforLongSpanBridgesHANDa-jian,XIEJun(DepartmentofCivilEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641)Abstract:Vibration-basedhealthmonitoringanddamagediagnosistechniqueforstructuresisbecomingahotresearchsubjectinthepresentst
3、ructuralengineeringcircleduetoitspromisingprospectsofapplication(especiallyapplicableforlong-spanbridges).Onthebasisofthesystematicinvestigationofpresentapplica-tionofthetechniquesathomeandabroad,thetechniquesandrelatedissuesaresummarizedandthefuturetrendofthetech
4、niquesisdiscussedaswell.Keywords:Long-spanbridge;healthmonitoring;damagediagnosis1前言生的大概位置;º一些重要的结构内部及人员、设社会进步和土木工程技术的发展,使越来越多备不易到达处的损伤不易被外观检查所发现;»检的大跨度桥梁得到了修建,虽然合理P保守的设计是查设备昂贵,结果需专业人员的专门知识解释,带有结构安全的根本保证,但是限于当前对大型复杂结很大主观性;¼检查过程太长,不能应付突发事件构的认识程度,许多不定时的或不可确定P预知因素后,迅
5、速查明结构状态,为桥梁管理部门及时提供决(超期服役,飓风,腐蚀,疲劳,甚至突发性的地震,策依据的要求。近30年来,土木、宇航和机械工程车、船的冲P碰撞,爆炸等危害性事件),人们并不都界一直在寻找一种能适用于复杂结构的整体探伤评[1]能进行有效控制或预测,为了确保设计的使用安全估方法,目前得到普遍关注的是综合模态测试,数性和耐久性达到预期的标准,特别是大跨度桥梁这字信号处理,模态分析与系统辨识等跨学科知识于种重要的大型结构,时时了解其/健康0状态是非常一体的基于结构动力特征改变识别的监测方法。土重要的。当前的以人工定期检测为
6、特征的桥梁健康木工程界试图将其应用于大型结构如桥梁等已做出[2]保障体系,其测试手段虽然较1971年美国国家桥梁了近20年的努力。现代测试、分析技术,计算机监测标准(NBIS)颁布时有了长足的发展,但这类方技术,数学理论及无线通讯技术的进步及相互融合,法所固有的缺陷却依然存在:¹要预先知道损伤发极大地促进了这一技术的初步完善并在桥梁工程中收稿日期:2002-10-16基金项目:广东省自然科学基金资助项目(000387)作者简介:韩大建(1940-),女,教授,1963年毕业于北京大学固体力学专业,1982年毕业于美国普渡(
7、Purdue)大学土木工程专业,获硕士学位(MS),1984年毕业于美国普渡(Purdue)大学土木工程专业,获博士学位(PhD)。70桥梁建设2002年第6期[12][13]探索式地应用,对大跨度桥梁而言采用环境随机振征(频率和振型):有柔度差阵,刚度差阵,均载[14]动(风脉动,交通脉动,地脉动等低幅值振动)为激励变形-曲率法及基于能量概念的能量损伤指[13][15]源,不妨碍交通,其适用的0~2Hz范围一般也是大纹和能量商差指纹等;»使用其它测试响应:跨度桥梁的主要振动频谱区域,是大跨桥健康监测如Samman等人提出
8、FRF波形指纹(含WCC、ATM、[2,3][16]最实际的,也可能是唯一有前途的方法。SAC和CSAC等几个指针)。这些方法发展的先后次序不同,对不同结构,不同损伤形式的诊断效2主要理论研究的现状与进展果也不尽相同,这是由指纹所依据理论的完善度,结大跨度桥梁健康监测系统的研究涉及测试、分构形式和测试质
