曲率模态识别结构损伤位置方法研究

随着建筑业在我国的迅猛发展，应用系统识别技术进行结构安全性检测与监测的研究应用已成为结构工程研究的前沿性课题之一。应用动力测试的方法进行结构安全性监测的现实困难在于，现有的测试手段和技术不能提供传统的分析法所需要的全部测量信息。本研究依照云南省自然科学基金项目(预应力钢筋混凝土桥梁健康诊断方法研究，编号2001E0021M)背景，提出了曲率模态的概念，并通过对理论及计算方法的深入研究，提出了结构损伤位置识别的理论及方法。本文主要研究内容可分为四个部分。 第一部分提出了曲率模态的概念，分析了曲率模态与结构应变的关系。曲率模态反映的是结构的固有振型，它与应变存在着一一对应的关系。因此，对应于每一阶位移模态，则必有其对应的固有曲率分布状态，这种与位移模态相对应的固有振型曲率分布状态称之为曲率模态。 第二部分提出曲率模态作为结构检测的理论依据。根据材料力学知识可知，结构的曲率与弯矩存在着线性关系。曲率又是位移的二阶导数，同时曲率又与应变存在着一一对应关系。应变又对应于结构的刚度，所以结构的曲率模态可以作为检测结构刚度变化的依据。而结构发生损伤就表现在刚度变化上，所以结构的损伤识别可以用曲率模态的变化来判别。 第三部分提出分段损伤假设方法检测结构损伤步骤。首先进行现场实测，得出实际结构的振型，计算出其振型曲率。然后建立模型，模型分段，假设各段各自损伤，计算振型、曲率模态。最后进行对比，得出损伤位置。 最后进行算例分析。本文采用了连续梁、简支梁、固端梁、悬臂梁、桁架等的单点损伤识别，简支梁的多点损伤识别。