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环境激励下挡土墙结构损伤识别及安全性评价

振动与冲击 2023年第13期42卷 155-162页

作者：徐乾陕西理工大学土木工程与建筑学院陕西汉中723001

在役挡土墙结构在多因素作用下会出现损伤,而损伤即降低其安全性。为评价在役挡土墙结构的安全性,对环境激励下挡土墙结构动力响应间虚拟脉冲响应函数进行希尔伯特边际能量比谱分析,基于希尔伯特频段的损伤敏感性分析,创建识别挡土墙结... 详细信息

在役挡土墙结构在多因素作用下会出现损伤,而损伤即降低其安全性。为评价在役挡土墙结构的安全性,对环境激励下挡土墙结构动力响应间虚拟脉冲响应函数进行希尔伯特边际能量比谱分析,基于希尔伯特频段的损伤敏感性分析,创建识别挡土墙结构损伤的希尔伯特损伤特征向量和损伤指标;并以某在役桩板式挡土墙结构为试验对象,将行驶车辆引起的振动作为激励,并考虑环境温度和湿度的影响,对该挡土墙进行环境激励下的多次现场测试,通过损伤指标识别该挡土墙的损伤并评价其安全性。试验结果发现:在环境激励持续作用下,损伤指标值持续增长,挡土墙稳定系数逐渐减小,表明挡土墙的损伤在持续产生、损伤程度不断增大、安全性逐渐降低;而建立稳定系数与损伤指标间的定量关系可评价挡土墙的安全性;另外,温湿度对挡土墙损伤积累有较大影响,尤其是高温联合强降雨会加速挡土墙损伤的出现;因此,通过损伤指标不仅可识别挡土墙的损伤还可评价其安全性。

关键词：损伤识别安全性评价现场测试挡土墙结构环境激励希尔伯特损伤特征向量

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环境激励下桥梁模态参数识别的频谱方法综述

吉林大学学报（工学版） 2023年第6期53卷 1580-1591页

作者：张云龙张家源钱雪松张攀杨润超吉林建筑大学交通科学与工程学院长春130118 长春市建设工程安全监督站长春130012 吉林省公路管理局长春130021

首先,对基于频谱驱动的模态参数识别过程中的常用模型进行了梳理和总结。其次,讨论了两种最常用的频域识别技术,即峰值拾取法和复模态指示函数法,其中峰值拾取法是从输出测量谱的峰值中选择模态频率,而复模态指示函数法通过将频谱矩阵... 详细信息

首先,对基于频谱驱动的模态参数识别过程中的常用模型进行了梳理和总结。其次,讨论了两种最常用的频域识别技术,即峰值拾取法和复模态指示函数法,其中峰值拾取法是从输出测量谱的峰值中选择模态频率,而复模态指示函数法通过将频谱矩阵进行对角化实现结构模态参数的识别。此外,将复模态指示函数应用于功率谱密度,形成了频域分解方法。最后,讨论了多参考最小二乘复频域方法,该方法具有内存需求低、计算时间短以及自动化程度高等特征,因此其在桥梁结构的模态参数识别中具有良好的应用前景。

关键词：桥梁结构模态参数参数识别环境激励频域识别技术

环境激励下基于频谱小波包能量的框架结构损伤分析

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建筑结构 2022年第S02期52卷 1883-1888页

作者：李红义邵伟伟李登科中铁西北科学研究院有限公司兰州730050

受复杂环境的影响框架结构在服役期间可能发生损伤,当损伤累计到一定程度会影响到结构的使用和安全。结合环境激励下结构的频谱特性和小波包能量分析,应用频谱小波包能量分析IASC–ASCE基准结构数值模型在环境激励下的加速度响应,并与... 详细信息

受复杂环境的影响框架结构在服役期间可能发生损伤,当损伤累计到一定程度会影响到结构的使用和安全。结合环境激励下结构的频谱特性和小波包能量分析,应用频谱小波包能量分析IASC–ASCE基准结构数值模型在环境激励下的加速度响应,并与结构低阶固有频率的变化进行对比,进而对结构损伤进行识别,最后通过IASC–ASCE基准结构损伤试验验证其方法的有效性。结果表明:频谱小波包能量比结构低阶固有频率包含更多的结构信息;以频谱小波包能量变化率识别结构损伤比以频率变化率识别结构损伤更敏感,并且受环境噪声影响也更为严重。

关键词：环境激励结构损伤 IASC–ASCE基准结构频谱小波包能量

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环境激励下基于波动能量法的结构损伤识别

世界地震工程 2022年第1期38卷 80-89页

作者：李旭谢艳殷翅常军苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

目前作为结构健康监测系统核心的损伤识别大多是基于模态参数变化而进行的,但模态参数对局部损坏不敏感,导致损伤识别精度不够。波在结构中的传播状态可以更好地反映局部损伤状况,波动能量可以作为损伤识别的有效指标。为了提高环境激... 详细信息

目前作为结构健康监测系统核心的损伤识别大多是基于模态参数变化而进行的,但模态参数对局部损坏不敏感,导致损伤识别精度不够。波在结构中的传播状态可以更好地反映局部损伤状况,波动能量可以作为损伤识别的有效指标。为了提高环境激励下结构损伤识别的精度,采用S变换分析了结构输出信号,建立波动能量指标,从而使波动能量指标的使用领域扩展到非平稳信号范围。最后通过三层钢框架试验及弹性分层剪切梁的数值模型对该方法进行了验证,结果表明:该方法不仅能够有效识别结构损伤位置,而且能够识别出损伤程度。

关键词：波动能量 S变换结构损伤识别脉冲响应函数环境激励

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环境激励下基于相关函数的脉冲响应函数重构

振动与冲击 2020年第10期39卷 220-227页

作者：张济淳宋汉文同济大学航空航天与力学学院上海200092

在白噪声激励下,结构响应的相关函数作为脉冲响应函数的近似可以进行模态参数辨识,但其物理意义始终缺乏明确解释;相比于脉冲响应函数,基于相关函数的辨识缺少了模态参与因子或者说质量信息,这也是工况模态分析(OMA)方法的主要缺陷。简... 详细信息

在白噪声激励下,结构响应的相关函数作为脉冲响应函数的近似可以进行模态参数辨识,但其物理意义始终缺乏明确解释;相比于脉冲响应函数,基于相关函数的辨识缺少了模态参与因子或者说质量信息,这也是工况模态分析(OMA)方法的主要缺陷。简要回顾了复模态下的自然激励技术原理,证明了白噪声激励下位移响应的相关函数等价于系统在特定初始条件下的自由响应,给出相应初始条件的计算方法;进一步提出了一种系统质量分布的辨识方法,并藉此重构得到系统脉冲响应函数。讨论了相关函数误差与信号时长及激励带宽之间的关系。通过仿真和试验验证了所得结论。

关键词：环境激励相关函数(CF) 自由响应脉冲响应函数(IRF) 质量分布辨识

环境激励下移动车辆对桥梁模态参数识别的影响研究

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振动与冲击 2021年第3期40卷 48-53页

作者：贺文宇丁绪聪任伟新合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 安徽省基础设施安全检测与监测工程实验室合肥230009

基于环境激励的模态参数识别方法在桥梁健康监测领域应用广泛,所识别桥梁的模态参数的变化常用来进行损伤识别。然而在模态参数识别过程中,移动车辆本身具有的质量属性被忽视,仅被当作为环境激励的一部分。桥梁损伤导致的模态参数变化... 详细信息

基于环境激励的模态参数识别方法在桥梁健康监测领域应用广泛,所识别桥梁的模态参数的变化常用来进行损伤识别。然而在模态参数识别过程中,移动车辆本身具有的质量属性被忽视,仅被当作为环境激励的一部分。桥梁损伤导致的模态参数变化将被移动车辆所引起的变化掩盖,影响后续损伤识别的效果。以随机子空间法为例,研究环境激励下的模态参数识别方法识别的桥梁模态参数的变异情况,并对比桥梁局部损伤导致的桥梁模态参数的变化量,结果表明局部损伤和移动车辆都会造成频率减小和振型改变,因此在实际模态测试中需要考虑移动车辆作用并剔除其影响。

关键词：模态参数识别移动车辆桥梁损伤随机子空间法环境激励

环境激励下钢管桁架梁桥的振动特性研究与动力修改

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环境激励下钢管桁架梁桥的振动特性研究与动力修改

作者：王坤天津城建大学

学位级别：硕士

桥梁作为国家现有基础设施的一项重点工程,它对人们日常生活及社会经济发展有着举足轻重的影响。作为交通运输系统的枢纽,桥梁在建成完工后的日常维修与运营工作愈发重要。通过对桥梁进行有限元分析以及后续相关的振动试验研究,充分了... 详细信息

桥梁作为国家现有基础设施的一项重点工程,它对人们日常生活及社会经济发展有着举足轻重的影响。作为交通运输系统的枢纽,桥梁在建成完工后的日常维修与运营工作愈发重要。通过对桥梁进行有限元分析以及后续相关的振动试验研究,充分了解结构在运行条件下的动态特性,是保证桥梁在使用过程中具有一定安全性和稳定性的最主要有效途径。因此,本文以某型号钢管桁架梁桥为研究对象,对其动态特性展开了研究,完成了桥梁的计算模态分析(FEA)、桥面和纵梁的试验模态分析(EMA)及环境激励下的工作模态分析(OMA)。研究成果对于同类型桥梁的结构优化设计具有一定的指导意义。归纳起来,本文主要完成了以下研究内容:(1)利用有限元分析软件ANSYS的Workbench对钢管桁架梁桥的桥面以及组合桁架梁进行了FEA,基于模态综合法得到整桥的模态结果,获得三部分的模态频率范围及相应的模态振型,为钢管桁架梁桥桥面和纵梁的试验模态测试和环境激励模态测试提供参考。(2)设计了钢管桁架梁桥桥面及纵梁的EMA测试方案,选用锤击作为激励方式,采集并整理了振动响应信号数据;利用最小二乘复频域(LSCF)法得到了桥面及纵梁的模态结果,基于模态综合法得到了整桥的EMA结果。(3)设计了钢管桁架梁桥桥面及纵梁的环境激励模态测试方案,利用模型小车对桥面及纵梁施加激励,采集桥面及纵梁的振动响应信号;利用随机子空间(SSI)法得到了桥面及纵梁的模态结果,基于模态综合法得到了整桥的OMA结果。(4)对比钢管桁架梁桥整桥的FEA、EMA及OMA结果,验证有限元模型的正确性,确定桥梁的薄弱位置。针对薄弱环节对桥面及纵梁进行了结构动力修改,对修改后的钢管桁架梁桥进行了FEA,并将修改前后钢管桁架梁桥的模态分析结果进行了对比,验证了结构动力修改的有效性。

关键词：钢管桁架梁桥试验模态分析环境激励模态综合结构动力修改

同方学位论文库评论

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环境激励下斜拉桥模态参数识别方法研究

桥梁建设 2016年第4期46卷 40-44页

作者：刘杰张瑞云王海龙张志国西南交通大学土木工程学院四川成都610031 道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室(石家庄铁道大学) 河北石家庄050043 河北建筑工程学院土木工程学院河北张家口075024

为准确、有效地识别环境激励下斜拉桥的模态参数,选取目前较优的NExT-SSI与FRF-PolyMax 2种模态识别算法进行研究,并提出稳定图与功率谱峰值相结合的真假模态甄别方法。以一座单塔双索面斜拉桥为例验证识别算法和模态甄别方法的有效性,... 详细信息

为准确、有效地识别环境激励下斜拉桥的模态参数,选取目前较优的NExT-SSI与FRF-PolyMax 2种模态识别算法进行研究,并提出稳定图与功率谱峰值相结合的真假模态甄别方法。以一座单塔双索面斜拉桥为例验证识别算法和模态甄别方法的有效性,结果表明:NExT-SSI与FRF-PolyMax 2种识别算法均可较准确地获得环境激励下斜拉桥的模态参数,FRF-PolyMax法精度更高;所提出的稳定图与功率谱密度函数峰值相结合的模态甄别方法可弥补稳定图法的不足,识别的模态参数更加真实可靠。

关键词：斜拉桥环境激励模态参数识别 FRF-PolyMax法 NExT-SSI法稳定图功率谱峰值模态甄别

环境激励与小幅持续周期扰动表现特征及统计学分析

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电工技术学报 2017年第6期32卷 41-48页

作者：杨德友王丽馨蔡国伟东北电力大学电气工程学院吉林132012

系统中时刻存在新能源有功输出随机波动、负荷投切等环境激励,使得系统响应表现为类似噪声的小幅波动,当周期扰动幅值较小时,很容易淹没于环境激励下的随机响应信号中。本文详细推导环境激励和小幅周期扰动共同作用下系统响应的数学解... 详细信息

系统中时刻存在新能源有功输出随机波动、负荷投切等环境激励,使得系统响应表现为类似噪声的小幅波动,当周期扰动幅值较小时,很容易淹没于环境激励下的随机响应信号中。本文详细推导环境激励和小幅周期扰动共同作用下系统响应的数学解析表达式,从数学角度对环境激励与小幅周期扰动共同作用的功率表征进行了阐释。在深入分析环境激励及环境激励与小幅周期扰动共同作用下系统响应统计学特征的基础上,提出基于滑动峰态系数法(SKM)的小幅周期扰动检测法。首先统计环境激励下系统联络线有功响应的四阶中心矩与方差二次方,计算得到对应的峰态系数,进而通过对所得峰态系数的量化比较,检测出淹没在环境噪声中的小幅周期扰动。IEEE 4机2区域系统、IEEE 16机68节点系统及实际系统量测数据计算分析结果证明了本文方法的可行性及有效性。

关键词：环境激励周期扰动滑动峰态系数法统计学特征