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基于环境激励下预应力混凝土桥梁模态参数识别与损伤诊断

姜浩  
【摘要】: 基于环境激励的结构动力检测方法是桥梁结构健康检测的重要手段。基于不同环境激励下模态参数识别方法在实际工程应用的可行性、有效性、适用性以及稳定性的研究较少。同时环境激励难以激发结构的高阶模态,而现有损伤诊断方法利用低阶模态对结构进行有效损伤诊断的能力不足。 针对上述问题,本文主要研究基于不同环境激励的桥梁结构模态参数识别方法和基于低阶模态的结构损伤诊断方法。首先系统研究了基于环境激励的功率谱峰值法、随机减量技术、ITD方法、自然激励技术(NExT)、特征系统实现算法(ERA)等五种模态参数识别方法。在利用简单结构进行数值模拟分析验证方法可行性的基础上,提出利用随机减量技术结合ITD方法、自然激励技术结合特征系统实现算法形成两种时域联合算法对混凝土结构进行模态参数识别,并分别给出了方法的操作流程。然后通过分别模拟车载激励、风载激励、地震激励,并建立桥梁结构的有限元模型,对模型进行了数值仿真模拟,研究了各种方法基于不同环境激励下对桥梁结构进行模态参数识别的有效性、适用性、稳定性,同时指出了各种方法的不足。最后针对现有损伤诊断方法存在的不足,探讨仅利用低阶模态且适合环境激励下桥梁结构的损伤诊断方法,提出了改进的模态应变能方法,通过建立混凝土简支梁三维实体模型进行有限元数值仿真模拟,验证了方法的有效性和可行性。为桥梁结构健康监测技术的发展和应用提供理论依据,具有重要的理论意义和工程实用价值。


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