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基于不完备损伤指标和遗传算法的特大桥损伤识别和传感器布点优化

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工程力学 2008年第12期25卷 92-97页

作者：黄朝俊贺瑞秦权清华大学土木工程系北京100084 中国交通建设集团桥梁技术公司北京100102

特大桥健康监测系统不可能在所有自由度安放传感器,该文讨论了用由不完备振型建立的损伤指标的损伤识别和传感器布点优化方法。与过去用遗传算法优化传感器布点的适应度函数不同,该文用损伤指标最灵敏来建立适应度函数。对桥梁的单个损... 详细信息

特大桥健康监测系统不可能在所有自由度安放传感器,该文讨论了用由不完备振型建立的损伤指标的损伤识别和传感器布点优化方法。与过去用遗传算法优化传感器布点的适应度函数不同,该文用损伤指标最灵敏来建立适应度函数。对桥梁的单个损伤,该文用不完备模态柔度矩阵差和截断模态应变能变化率两个不完备损伤指标作为适应度函数来优化传感器布点,并与传统的COMAC指标对比,还改进了多种群遗传算法,以提高收敛速度和全局寻优能力。并以西堠门悬索桥有限元模型为例,识别不同部位的损伤。算例表明:该方法在损伤识别和传感器布点优化方面不仅可行而且有效。

关键词：损伤识别多种群遗传算法模态柔度矩阵模态应变能损伤指标

基于模态柔度曲率改变率的桥梁结构损伤识别方法

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中国铁道科学 2008年第5期29卷 51-57页

作者：姚京川杨宜谦王澜中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081 中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心北京100081

在以往模态柔度损伤指标研究成果的基础上,提出模态柔度曲率改变率MFCI(aver)的结构损伤识别方法。该方法首先对损伤前后的模态柔度矩阵各列元素进行代数平均,将计算得到的平均值作为模态柔度向量{fu}和{fd}的元素,然后利用差分法求出... 详细信息

在以往模态柔度损伤指标研究成果的基础上,提出模态柔度曲率改变率MFCI(aver)的结构损伤识别方法。该方法首先对损伤前后的模态柔度矩阵各列元素进行代数平均,将计算得到的平均值作为模态柔度向量{fu}和{fd}的元素,然后利用差分法求出模态柔度曲率,最后将损伤前后的模态柔度曲率差值按损伤前的模态柔度曲率值进行归一化,从而得到模态柔度曲率改变率指标。对简支梁和连续梁,采用MF,MFC,MFCI(aver),MFCI(max)4种结构损伤指标进行损伤识别效果比较的结果表明:模态柔度曲率改变率结构损伤识别方法在识别过程中,由于用模态柔度列向量代替模态柔度矩阵,避免了大型矩阵运算,明显提高了识别速度;对数据进行平均处理,明显改善了抗噪能力。

关键词：桥梁损伤损伤识别模态柔度矩阵模态柔度曲率改变率损伤指标

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基于模态测试技术评估受撞受损桥梁计算研究

基于模态测试技术评估受撞受损桥梁计算研究

作者：姜太新长沙理工大学

学位级别：硕士

本文围绕超高车辆撞击桥梁上部结构,进行损伤评估的计算分析研究。基于模态柔度理论和模态测试技术,开展受撞受损梁的有限元计算和模态测试试验研究,探究应用基于模态柔度的方法评估受撞受损桥梁。基于模态柔度理论,在以往学者对模态柔... 详细信息

本文围绕超高车辆撞击桥梁上部结构,进行损伤评估的计算分析研究。基于模态柔度理论和模态测试技术,开展受撞受损梁的有限元计算和模态测试试验研究,探究应用基于模态柔度的方法评估受撞受损桥梁。基于模态柔度理论,在以往学者对模态柔度损伤指标研究的基础上,提出新的损伤评估指标即模态柔度改变率曲率。新指标只需采用1阶模态参数,利用结构损伤前、后的模态柔度矩阵,计算出模态柔度改变率,并对其进行中心差分,得到模态柔度改变率曲率。新指标识别精度更高、简便实用。以常见的简支梁、连续梁结构为例,进行损伤梁的数值模拟计算,并将新损伤评估指标与其他损伤评估指标的评估效果进行对比。对于简支梁损伤,所有指标均以指标值最大的方式识别出损伤位置,但其它指标均存在未损伤单元指标值变化较大,容易造成误判的缺陷;对于连续梁,不管是单点损伤还是多点损伤,新指标都能够准确的识别出损伤位置,比其它的模态柔度损伤指标更具优越性。最后,以一简支T梁桥为例,分析单元损伤程度与新指标值的关系、单元损伤程度与整体损伤程度的关系。开展受撞受损的桥梁结构的试验研究。以某座被超高车辆撞击的城市跨线桥作为工程背景,取2片（1片损伤,另1片未损伤）该桥的钢筋混凝土梁作为研究对象,开展模态试验和静力破坏性试验。采用新指标对损伤梁进行损伤识别,并将识别结果与实际损伤情况进行对比。通过静力承载力试验,将静力损伤结果和新指标损伤联系,更加全面地评估受撞受损桥梁。

关键词：受撞桥梁模态测试模态柔度矩阵模态柔度改变率曲率有限元计算

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基于柔度矩阵的简支梁桥评定及损伤识别方法

基于柔度矩阵的简支梁桥评定及损伤识别方法

作者：宋若雨北京交通大学

学位级别：硕士

桥梁是交通运输中的关键工程,及时掌握桥梁结构的技术状况是保证交通畅通、减少损失的重要手段。现阶段识别桥梁承载能力的静载试验方法成本高、时间长,而动力试验方法理论上可以快速检测结构损伤,并节省试验经费。该方法具有较高的研... 详细信息

桥梁是交通运输中的关键工程,及时掌握桥梁结构的技术状况是保证交通畅通、减少损失的重要手段。现阶段识别桥梁承载能力的静载试验方法成本高、时间长,而动力试验方法理论上可以快速检测结构损伤,并节省试验经费。该方法具有较高的研究和应用价值。现行的桥梁承载能力评定规程首先通过静载试验获得桥梁在荷载作用下的变形,进而根据规程中的方法计算桥梁的承载能力。本文使用柔度矩阵的方法计算得到桥梁在荷载作用下的模态挠度,再与现行的桥梁承载能力评定规程相结合,快速评定结构的承载能力,并能够识别结构的损伤位置。本文首先分别对模态柔度矩阵方法和基于附加质量的振型质量归一化方法进行了推导,并用有限元方法进行了影响因素分析;随后推导了基于柔度矩阵灵敏度的损伤因子计算方法,并用有限元进行了影响因素分析;最后通过试验梁的动力测试及损伤模拟试验,应用以上理论方法对测试数据进行了处理分析,验证了上述方法在实际应用中的可行性。通过有限元计算分析及试验梁的试验结果分析可知,使用基于附加质量的振型质量归一化方法和模态柔度矩阵法可以较为准确的计算出桥梁在荷载作用下的模态挠度,进而可以与现行的桥梁承载能力评定规程相结合,得到桥梁的技术状况;使用基于柔度矩阵灵敏度和广义柔度矩阵灵敏度的损伤因子计算方法相结合,可以较好的识别出桥梁损伤的位置。

关键词：承载力评定动力测试模态柔度矩阵振型质量归一化损伤因子有限元计算试验梁

基于改进鲸鱼算法和模态柔度的两阶段结构损伤识别

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土木工程与管理学报 2021年第3期38卷 71-77页

作者：杨雨厚成希豪朱志刚罗金黄民水广西北部湾投资集团有限公司广西南宁530029 广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西交科集团有限公司广西南宁530007 武汉工程大学土木工程与建筑学院湖北武汉430074

本文在引入两阶段损伤识别方法的基础上,结合模态柔度和鲸鱼算法,提出了一种新的结构损伤识别方法。即将损伤定位与量化损伤程度分开的损伤识别两步法。第一步,定位出结构发生损伤的位置,提出了一种基于模态柔度的新指标:叠加模态柔度... 详细信息

本文在引入两阶段损伤识别方法的基础上,结合模态柔度和鲸鱼算法,提出了一种新的结构损伤识别方法。即将损伤定位与量化损伤程度分开的损伤识别两步法。第一步,定位出结构发生损伤的位置,提出了一种基于模态柔度的新指标:叠加模态柔度差曲率(SMFC)来确定结构中发生损伤的位置。该指标的计算,首先是分别计算损伤前、后的结构模态柔度,然后对其逐行求和后,最后采用中心差分法分别计算两者的曲率并作差。同时,考虑到了对板结构的“临近效应”,提出了一种削弱该效应的方法,并将其应用到新指标中。第二步,构建基于柔度矩阵的目标函数,并利用第一阶段损伤定位的结构,通过改进的鲸鱼算法来确定实际损伤程度。通过简支梁和四边简支板的数值算例来检验本文所提出方法的适用性,最后通过简支梁试验验证该方法对实际结构的有效性。

关键词：简支梁板结构损伤识别模态柔度矩阵鲸鱼算法

基于模态柔度的损伤连续梁桥虚拟荷载试验方法研究

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河北工业科技 2024年第6期41卷 434-442页

作者：张方圆亓兴军黄岩张炜山东建筑大学交通工程学院山东济南250101 济南市交通运输事业发展中心山东济南250303 济南市交通工程质量与安全中心山东济南250303

为了快速评估连续梁桥承载能力和实际运营状态,提出基于模态柔度的虚拟荷载试验方法。以某实际工程(40+40+40)m的3跨连续梁桥为研究对象,采用数值模拟方法对其进行深入分析;将主梁单元的弹性模量折减30%模拟梁桥损伤,在白噪声激励下,运... 详细信息

为了快速评估连续梁桥承载能力和实际运营状态,提出基于模态柔度的虚拟荷载试验方法。以某实际工程(40+40+40)m的3跨连续梁桥为研究对象,采用数值模拟方法对其进行深入分析;将主梁单元的弹性模量折减30%模拟梁桥损伤,在白噪声激励下,运用SSI(stochastic subspace indentification)模态参数识别技术识别损伤梁桥的模态参数,进一步构建位移柔度矩阵;设计虚拟荷载试验方案,预测损伤梁桥在虚拟荷载下的模态挠度,计算结构校验系数。结果表明:环境激励下,只需在3跨连续梁桥四分点截面布置42个测点即可准确识别连续梁桥的动力特性参数;仅需前6阶模态参数即可预测虚拟荷载试验下连续梁桥关键截面的模态挠度;偏载、中载工况下3跨连续梁桥的结构校验系数均大于1,表明梁桥的承载能力不满足设计要求,需要及时维修养护。基于模态柔度的虚拟荷载试验方法在评估3跨连续梁桥的实际承载能力领域有一定应用潜力,可为工程实践提供可靠的技术支持。

关键词：桥涵工程环境激励模态柔度矩阵模态挠度虚拟荷载试验