基于互相关函数的结构损伤识别温度影响分析.pdf

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1、垫!鱼生筻鱼翅【基簋!墅翅1江酉蔓挝廑旦班塞基于互相关函数的结构损伤识别温度影响分析■余敏●浙江工业大学建筑工程学院。浙江杭州310014摘要：以嘉兴某桥梁不同截面动应变为对象，构造不同测点的互相关函数，进行结构损伤分析。提出了基于回归分析的动应变温度效应剔除方法，并对剔除温度影响前后的动应变相关函数幅值进行对比，结果表明剔除温度效应有利于准确判别结构损伤状况。关键词：动应变温度影响相关函数回归分析Abstract：Theanalysisofstructuraldamagedetectionbasedoncorrelationfunctionofdifferents

2、tationswasstudiedwithdynamicstrainresponsesofdifferentCI'O目SofabridgeinJiaXing．Amethodofeliminatingtheeffectoftemperaturewaspmp,md，thencomparedthecorrelationfunctionamplitude，theresultshowedthateliminatingthetemperatureeffectWashelpfulforaccuratelyjud-gingthedam89eofstructure．Keywords：

3、dynamicstl{tintemperatureeffectcon'elationfunctionregressive8．nalysis随着经济的发展，桥梁在人们的生活中扮演的角色越来越重要，所以近年来人们对于桥梁健康监测也越来越重视，其中基于结构动力响应的损伤识别方法由于其简单快捷的特点越来越受到关注。这种损伤识别方法常用的指标包括固有频率、模态振型、模态应变能、模态柔度等，这些方法在损伤检测和损伤定位方面都各有一定的优劣⋯。大量研究表明[2。3]，环境因素(温度、噪声、湿度等)的改变通常会改变结构的动力响应，从而影响结构损伤检测的准确性，所以，对桥梁结构进行损

4、伤检测应该考虑环境因素的影响。文献[4。5]证明了基于互相关函数进行损伤识别方法的可行性。本文从实测的温度和应变数据出发，通过回归分析的方法有效分离了原始应变中的温度成分，并通过对比剔除温度影响前后数据构造的相关函数幅值，研究了温度对桥梁结构损伤检测的影响。1相关函数在结构损伤检测中的应用1．1基本原理相关函数表示的是两个随机振动的数据样本间的关联程度，反映了两者之间关联的紧密性[“。将该桥上的两个测点记为a和b，则两测点间的互相关函数可定义为：1，rRd(f)5鲤寺J。zn(t)x6(}+7-)出(1)个对于采样时间为T，采样间隔为At，样本数是Ⅳ=亡+1的时间‘

5、1‘序列，f为时间间隔，则离散数据的互相关函数可表示为：1N一1‰(f)=寺∑‰(i)xb(i+-f)(2)将两测点的相关函数幅值定义为：r曲=lR曲(7)I(3)若测点较多，则可表示为向量形式。1．2损伤判别指标损伤识别的核心是提取损伤指标，可将相关幅值向量置信准则CACV作为损伤因子：n6【y(R(i)R’(i))]2CACV=i—旦l一——i——一(4)∑[R(i)]2×∑【彤(i)】2用习式中R。(i)和R(i)分别表示损伤前后的相关函数幅值，CACV的取值范围为[o，1]，越接近0说明测点间的关联性越低，则结构的损伤出现的可能性越大。2温度影响的剔除2．1

6、基本原理由实践可知，混凝土桥梁应变和温度的关系近似为一次线性关·4·系[71。故可假设：S=aT+b(5)式(5)中，s表示相应的应变，7t表示温度，n和b表示待定系数。利用最／bz．乘法对实测的应变和温度数据进行拟合，对a和b的值进行估计，即对于任意给定的样本值(

7、si，L)(i=1，2，3⋯n)，令：l，(口，6)=∑(Si—b一ⅡI)2(6)i=1对式(6)进行求导，使导数为O，就可求得系数。和b的估计值：乞(Ti—r)(S‘一s)一f=1a=一∑(Ti一7)2i=I6=S一行(7)(8)n式7和8中，a和6分别是参数n和b的估计值；3=∑si，?=i=l>’

8、t，分别表示样本应变和温度的均值。由此就可以根据数据样本茸求得应变和温度的回归方程，从而剔除温度影响，得到荷载的应变。2．2剔除温度影响前后的应变和相关函数幅值向量置信度对比对桥梁进行lO天的数据采集，将每天的数据每4小时的数据量作为样本，一天可分为6个时段。并将第一天的0时至4时的数据作为基准值，构造各测点间的互相关函数，通过式(4)计算其他时段和基准时段的相关函数幅值向量置信度，计算的结果如下图所示：ln∞lio韩：n¨la92l圈5原始应变的相关函数幅值向量置信度图6删除温度影响后的相关函数帽值向量置信度从图5可以看出，原始应变的相关函数幅值向量置信度的计