基于应变模态的结构损伤检测方法研究

摘要

工程结构在荷载、温度、腐蚀等各种外部因素的作用下，会不可避免地产生损伤，如微裂纹、微孔洞等。结构损伤的检测可以帮助人们及时进行加固以便降低结构的损伤累积程度，减少事故隐患。
　　 本文总结了工程结构损伤检测方法的研究现状，对基于应变模态的结构损伤检测方法进行了探讨研究，并将其应用于大型复杂钢筋混凝土结构的损伤识别。主要的研究内容如下。
　　 综合了应变模态理论的研究成果，设计了一套全新的测试数据分析方法：各测点的应变时程数据经过滤波降噪处理，采用快速傅里叶变换得到各个测点的幅频曲线；然后通过有限元分析，获得结构的各阶固有频率，并据此将整个频率域划分为包含各阶固有频率的区段；编制程序搜索每个频率区段，得到所测结构的各阶真实频率及其振幅；最后通过三次样条插值得到对应于结构各阶固有频率的应变模态振型。
　　 设计、制作了预制损伤的试验构件，包括本构关系简单、支撑条件明确的金属梁和较为复杂的钢筋混凝土箱梁。采用理论分析、数值仿真、模型试验相互验证的研究方案，成功实现了损伤的定位。并摸索出一套行之有效的结构损伤检测方案。
　　 利用应变模态损伤检测法，对某现役桥梁的动态应变测试数据进行了处理，评估了该桥梁的服役状态，为大型复杂结构的损伤检测积累了经验。