在预应力混凝土桥梁上使用模态数据进行损坏识别

摘要

对一座预应力混凝土高速公路桥梁实施了递进破坏,开展了大型试验,以研究基于模态参数的若干种损伤检测、定位和量化方法的敏感性。为了研究模态参数的质量,使用若干种唯输出识别方法分析了某一损坏步骤的数据集。虽然桥梁已经严重开裂,但是固有频率和模态振型仅发生了微小变化。不过,模态振型的相对变化要比固有频率的大一些。基于模态振型变化开发了一种新颖的损坏识别指标-模态振型区域指数,我们发现这一指数是最敏感的损坏检测方法。通过柔度矩阵变化进行损坏检测或定位比单独使用固有频率或模态振型的效果更好。使用了直接刚度验算法和基于敏感性的模型更新方法,两种方法都显示,损坏定位和量化上存在很大的模糊性,即使在破坏程度达到最高时也是这样。对本研究获得的信息进行综合评估,结果显示,由于预应力混凝土裂缝闭合后刚度几乎完全恢复,以及环境参数对模态数据的影响,几乎不可能对预应力混凝土桥梁进行早期损坏识别。