基于梁柱结点转角变化的框架结构损伤检测研究

摘要

近年来,随着经济的发展,结构安全问题已日益引起人们的关注,工程结构的损伤识别也成了世界各国结构工程领域研究的热门课题。静态识别法作为结构状态评估普遍使用的方法,其简单易行,容易实现,这在实际工程应用中具有现实意义。针对广泛使用的框架结构,本文提出了基于梁柱结点转角变化的损伤检测方法。
　　论文首先基于一种结构简化模型,对结构的抗侧刚度进行量化分析。为了获得框架结构的抗侧刚度,先将框架分为一个一个单独的楼层,将各层内单柱的水平刚度组合起来得到该层的刚度。其次,在反弯点法的基础上推导了平面框架中的梁柱结点在静力作用下的转动位移表达式,并通过数值算例证明了该表达式的准确性。之后,对平面框架梁柱结点的转动位移进行了敏感性分析,发现梁柱结点转角的变化能较好地反映出框架结构中的局部损伤,提出了以梁柱结点转角的变化量(CAOBCR)和梁柱结点转角的变化率(CROBCR)为损伤识别参数的损伤检测方法。该检测方法先利用CAOBCR预测大致损伤位置,再在第一次识别结果的基础上进一步修正损伤位置,最后利用CROBCR识别损伤大小。数值算例表明,论文提出的方法对文中不同结构模型的损伤识别都是成功的;而对多层多跨的复杂框架结构,CAOBCR和CROBCR能较准确的反映出结构内损伤构件的类型、位置及损伤程度,损伤检测得到了较满意的识别结果,证明了上述损伤检测方法的有效性。最后,分析了所提出方法的不足,并对下一步的研究工作进行了展望。

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1 绪 论

1.1 结构损伤检测的意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要的研究内容

2 框架结构抗侧刚度的简化分析

2.1 概述

2.2 框架层间抗侧刚度的计算方法

2.3 本章小结

3 梁柱结点转角的简化计算与敏感性分析

3.1 框架结构梁柱结点转角的简化计算

3.2 梁柱结点转角的敏感性分析

3.3 本章小结

4 损伤检测分析

4.1 梁柱结点转角变化量和变化率的定义

4.2 柱和梁的损伤对梁柱结点转角变化的影响特征

4.3 基于梁柱结点转角变化的损伤检测方法

4.4 本章小结

5 平面框架结构损伤检测的数值分析

5.1 算例1

5.2 算例2

5.3 算例3

5.4 算例4

5.5 算例5

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附 录 作者攻读学位期间发表学术论文目录