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《河海大学》 2005年
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基于振动理论的水工结构无损检测技术研究

王山山  
【摘要】:基于结构振动理论,提出了一些适合于水工结构无损检测的技术。通过理论分析、数值模拟、室内实验和现场测试验证相结合的方法对所提出的无损检测技术进行了系统的研究。 采用数值计算的方法研究曲率模态应用于刚架结构损伤检测的规律和特点,并与传统位移模态的检测方法进行对比。计算结果表明传统的模态振型对结构损伤没有曲率模态振型敏感,用来判定结构损伤的位置更加困难。曲率模态振型可以有效地确定结构早期损伤的存在、程度和位置。曲率模态振型对结构多个位置同时发生损伤的检测也有很好的效果。实验结果进一步证明与传统的模态相比,应变模态和曲率模态在结构的早期损伤检测中具有明显的优越性。 本文首次提出了一种新的结构损伤检测方法——局部损伤因子法。用实验的方法验证了该法的正确性,并将此法应用于在线结构的损伤检测。该法可同时判定结构损伤的存在、程度及位置。实验和现场测试都证明采用这种方法所需测试仪器设备较少,测试方便、经济,适合于结构损伤的现场检测,可以较好地解决实际足尺度结构的质量无损检测问题。在局部损伤因子中已考虑了结构本身非线性的影响和检测系统噪声的影响,提高了水工结构损伤检测的精度。 针对水利工程中典型的水工结构—黄河大堤防渗墙提出了一种计算与介质相互作用水工结构动力特性变化规律的简化方法。设定周围土介质对防渗墙的影响可采用具有等效刚度的弹簧来代替,决定等效刚度所需要的参数都由现场实测得到。结构边界条件的确定也有现场测试确定。在此基础上的数值模拟结果表明基于振动理论的无损检测方法可以有效地确定防渗墙整体的质量状况,适合于防渗墙质量的大规模普查。 用有限带宽白噪声激励模拟环境激励研究传感器的布置对结构模态参数测试的影响。实验结果表明优化布置参考点的位置可提高检测精度。使用不同激振源对在线结构动力特性现场测试的结果表明使用不同的激振设备可得到不同精度的测试结果。通过优化测试系统的设置可以提高结构损伤检测的精度。
【学位授予单位】:河海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TV31

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