基于EfI法的桥梁模态测试中传感器优化布置

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1、桥梁建设2012年第42卷第2期(总第212期)BridgeConstruction，Wo1．42，No．2，2012(TotallyNo．212)59文章编号：1003—4722(2012)02—0059—07基于Efl法的桥梁模态测试中传感器优化布置江祥林，程高。(1．武汉理工大学，湖北武汉430070；2．江西省交通科学研究院，江西南昌330038；3．长安大学，陕西西安710064)摘要：为确定大跨刚性桁架柔性拱桥传感器的最优布置位置，采用ANSYS软件建立全桥有限元模型，分析其动力性能，以模

2、态向量矩阵和有效独立法为准则，在MATLAB环境下开发了三维加速度传感器优化布置工具箱，用于刚性桁架柔性拱桥的传感器优化布置，同时，对桥梁结构模型进行模态试验验证传感器布置方案的合理性。研究结果表明，所选传感器位置能够较好地拟合出桥梁振型，基于EfI的传感器优化布置工具箱对大跨刚性桁架柔性拱桥传感器布置是行之有效的。关键词：拱桥；桁架桥；传感器；优化；布置；模型试验中图分类号：U448．224文献标志码：AOptimalSensorPlacementforBridgeModalTestingBased

3、onEfIMethodJIANGXiang—lin～．CHENGGao。(1．WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China；2．JiangxiTransportationResearchInstitute，Nanchang330038，China；3．ChanganUniversity，Xian710064，China)Abstract：Todeterminetheoptimallocationsofsensorsfortestingoflongspanr

4、igidtrussandflexiblearchsteelbridge，thefiniteelementmodelforthewholebridgeofthebridgewasbuiltbythesoftwareANSYSandthedynamicpropertiesofthemodelwereanalyzed．Bythecri—teriaofthemodalvectormatrixandtheeffectiveindependence(EfI)method。thetoolboxfortheoptim

5、alplacementofthree—dimensionalaccelerationsensorswasdevelopedintheMATLABenvi—ronmentandthetoolboxwasappliedtotheoptimalsensorplacementforthebridge．Atthesametime，themodaltestingforthemodelofthebridgestructurewasmadetoverifytherationalityoftheoptimalsenso

6、rplacement．Theresultsofstudyindicatethattheselectedlocationsofthesen—sorscanwellfitvibrationsmodesofthebridgeandthetoolboxfortheoptimalsensorplacementbasedontheEfImethodprovestobeeffectiveforthesensorplacementforlongspanrigidtrussandflexiblearchsteelbri

7、dge．Keywords：archbridge；trussbridge；sensor；optimal；placement；modeltest1引言监测和损伤检测就显得尤为必要，现阶段主要依赖近年来随着我国交通量增大，特别是重车及超于结构动力特性测试技术。受测试条件限制，只能重车比例增加，桥梁的结构安全及使用寿命面临着将有限的传感器布嚣在结构的关键部位，希望获取严峻挑战。为保证桥梁正常运营，桥梁结构的健康尽量可靠、全面的模态信息。因此，如何确定模收稿日期：2012一O2—06基金项目：江西省科技支撑项目

8、(2009BSA13600)SupportedProjectofScienceandTechnologyofJiangxiProvince(2009BSA13600)作者简介：江祥林，研究员，E—mail：350315033@qq．com。研究方向：桥梁检测、监测与加固技术。60桥梁建设BridgeConstruction态测试中传感器布置的位置及数量尤为重要。位置的候选集合，Fisher信息矩阵Q为：早期结构健康检测中传感器的布设主要是依据～NQ一∑。