基于模态柔度改变率对系杆拱桥的损伤识别.pdf

《基于模态柔度改变率对系杆拱桥的损伤识别.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第４０卷第２期四川建筑科学研究２０１４年４月ＳｉｃｈｕａｎＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ９５基于模态柔度改变率对系杆拱桥的损伤识别１，２１１，２１，２狄生奎，邓文婷，项长生，王立宪（１．兰州理工大学土木工程学院，甘肃兰州７３００５０；２．西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心，甘肃兰州７３００５０）摘要：研究了适用于系杆拱桥拱肋结构的损伤识别方法，由于模态柔度对结构损伤的高灵敏性，采用模态柔度改变率作为指标，考虑各种损伤情况，运用该指标进行仿真分析，通过计算的数值表明，模态柔度改变率法可以准确有效地判断损伤位置，定性地判断同一位置处的损

2、伤程度。关键词：拱桥；损伤；模态柔度改变率中图分类号：ＴＵ３１１３文献标志码：Ａ文章编号：１００８－１９３３（２０１４）０２－０９５－０４Ｄａｍａｇｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｉｅｄａｒｃｈｂｒｉｄｇｅｂａｓｅｄｏｎｍｏｄａｌｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｉｎｄｅｘ１，２１１，２１，２ＤＩＳｈｅｎｇｋｕｉ，ＤＥＮＧＷｅｎｔｉｎｇ，ＸＩＡＮＧＣｈａｎｇｓｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＬｉｘｉａｎ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ

3、；２．ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＷｅｓｔｅｒｎＤｉｓａｓｔｅｒＲｅｄｕｃｔｉｏｎｉｎＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｄａｍａｇｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｔｉｅｄａｒｃｈｂｒｉｄｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｍｏｄａｌｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄａｍａｇｅｗｉｔｈｈｉｇｈｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ｔｈｅｍｏｄａｌｆｌ

4、ｅｘｉｂｉｌｉｔｙｃｈａｎｇｅｒａｔｅｉｓｕｓｅｄａｓａｎｉｎｄｉｃａｔｏｒｗｈｅｎｄｏｉｎｇｍｏｄｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇａｖａｒｉｅｔｙｏｆｄａｍａｇｅ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｍｏｄａｌｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｃｈａｎｇｅｒａｔｅｍｅｔｈｏｄｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙｊｕｄｇｅｔｈｅｄａｍａｇｅｌｏｃａｔｉｏｎ，ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｄａｍａｇｅｏｆｔｈｅｓａｍｅｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｒｃｈｂｒｉｄｇｅ；ｄ

5、ａｍａｇｅ；ｍｏｄａｌｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｃｈａｎｇｅｒａｔｅ刚度矩阵的变化，须得到高阶模态。但在实际分析０引言研究时发现，高阶模态不易准确得到。为了克服这在拱桥投入运营后，由于频繁承载、超载，受到个问题，Ｐａｎｄｅｙ等人提出了采用柔度矩阵来估算结地震、泥石流等自然灾害的侵袭，交通事故等人为事构的损伤，柔度矩阵等于刚度矩阵的倒数，故低阶模端的损坏，造成结构产生不同程度的损伤，导致拱桥态对于柔度矩阵贡献较大，这样通过低阶模态就可发生破坏或使用性能降低。若能有效的识别出拱桥以得到柔度矩阵的变化，并由此可对结构进行损伤损伤的位置以及程度，即

6、可作为维修加固的依据。定位。［１］Ｒｙｔｔｅｒ提出将结构损伤诊断分为４个步骤：判断结１．１模态柔度差构是否发生损伤；进行结构损伤定位；诊断结构的损Ｐａｎｄｅｙ和Ｂｉｓｗａｓ［２］提出，利用质量归一的振型伤类型；诊断结构的损伤程度并评估剩余寿命。据矩阵，可得到模态柔度矩阵Ｆ的表达式：此学者们提出了许多结构的损伤识别常用的指标，Ｎ－１Ｔ１Ｔ如频率、振型、曲率模态差、模态柔度差、模态柔度改Ｆ＝ΦＷΦ＝∑（２φｉφｉ）（１）ｉ＝１ω变率等。本文利用模态柔度改变率对拱桥模型损伤式中ωｉ、φｉ分别是结构的第ｉ阶固有频率和相应定位和程度进行分析研究。

7、振型；损伤前后的柔度变化矩阵为ΔＦ：１指标ΔＦ＝Ｆｄ－Ｆｕ（２）式中Ｆｕ、Ｆｄ分别为结构损伤前后相对应的柔度矩由于高阶模态对于刚度的贡献比较大，要得到阵。１．２模态柔度改变率收稿日期：２０１３０１２２［３］作者简介：狄生奎（１９７１－），男，博士，教授，主要从事基于动力特征Ｋｏ等人提出，取模态柔度差ΔＦ的对角元素，的结构损伤检测、智能材料与结构检测、光纤光栅传感器与结构损伤与损伤前的柔度矩阵Ｆｕ相比，并取绝对值：检测、工程振动测试信号处理方面的研究工作。Ｅ－ｍａｉｌ：３７６８７５３８５＠ｑｑ．ｃｏｍδＦｍ＝ΔＦ／Ｆｕ（３）９６四川建

8、筑科学研究第４０卷置出现了尖峰形突变，随着损伤程度的加剧，尖峰形２算例分析突变的峰值越高，但与损伤单元相邻的节点也受影２．１下承式系杆拱桥模型响，从图中可以看到在相邻的节点局部也有突起，此本文以下承式系杆拱