考慮環(huán)境因素影響的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)損傷識(shí)別.pdf

1、土木工程結(jié)構(gòu)安全關(guān)系到人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，為早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷或退化，最大化結(jié)構(gòu)使用周期并減小壽命周期成本，確保結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，在結(jié)構(gòu)服役期間進(jìn)行在線結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)是必要的，而結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別算法是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的核心所在。近三十年來，大量的損傷識(shí)別算法不斷涌現(xiàn)，但由于實(shí)際工程的復(fù)雜性，使得其在工程應(yīng)用中受到極大的限制。近年來，考慮環(huán)境因素和運(yùn)行狀態(tài)的識(shí)別算法，成為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。將環(huán)境因素和運(yùn)行條件考慮到損傷識(shí)別方法中，使得損

2、傷識(shí)別算法向工程應(yīng)用領(lǐng)域邁進(jìn)了一大步，本文針對(duì)結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別問題做了以下幾方面工作:
　　(1)闡述了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)在土木工程領(lǐng)域發(fā)展的重要地位，綜述了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中常見的損傷識(shí)別方法，詳細(xì)分析了基于振動(dòng)的損傷識(shí)別方法的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)各種環(huán)境因素和結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)，總結(jié)了其對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)不利的影響，進(jìn)而對(duì)近年來形成的兩種主要考慮環(huán)境因素和運(yùn)行狀態(tài)的損傷識(shí)別方法做一綜述。
　　(2)應(yīng)用單元模態(tài)應(yīng)變能法于輸電鐵塔損傷識(shí)別中，單元模態(tài)

3、應(yīng)變能利用結(jié)構(gòu)振型計(jì)算，而結(jié)構(gòu)振型是受環(huán)境因素和運(yùn)行狀態(tài)影響相對(duì)較小的一種結(jié)構(gòu)參數(shù)。詳細(xì)地推導(dǎo)了單元模態(tài)應(yīng)變能法，并在輸電塔截?cái)嗄Ｐ偷挠邢拊Ｐ秃驮囼?yàn)?zāi)Ｐ椭袑?duì)該方法進(jìn)行了測(cè)試。
　　(3)將盲源分離算法首次應(yīng)用于考慮環(huán)境因素的損傷識(shí)別算法中，詳細(xì)地介紹了盲源分離模型和典型算法（AMUSE法和FastICA法）。應(yīng)用盲源分離方法對(duì)識(shí)別地結(jié)構(gòu)的頻率進(jìn)行信號(hào)源分離，認(rèn)為改變結(jié)構(gòu)頻率有環(huán)境源和損傷源，通過分離，可以去除環(huán)境源對(duì)頻率信號(hào)的改

4、變，進(jìn)而能夠突出結(jié)構(gòu)損傷對(duì)頻率的改變，使得結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別效率大大提高，從而減少誤判和漏判。
　　(4)提出了一種基于協(xié)整的考慮環(huán)境和運(yùn)行變量的損傷識(shí)別方法。將結(jié)構(gòu)鄰近位移序列應(yīng)用于協(xié)整中，提出協(xié)整對(duì)法去定位損傷，產(chǎn)生的殘差序列用于損傷預(yù)警，當(dāng)該殘差超過了控制線，表示結(jié)構(gòu)可能有損傷發(fā)生，通過各協(xié)整對(duì)余量跳躍的幅值和方向可以判斷損傷發(fā)生的位置，模擬中該方法在環(huán)境因素影響下取得了良好的識(shí)別結(jié)果。當(dāng)考慮非線性環(huán)境因素時(shí)，殘差表現(xiàn)出非穩(wěn)態(tài)特性