地基板與混凝土框架結(jié)構(gòu)參數(shù)識別的實驗與研究.pdf

1、近二十年來，基于動力信息的結(jié)構(gòu)損傷診斷研究受到人們的廣泛關(guān)注，學(xué)者在這一領(lǐng)域開展大量的研究。由于土木工程結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，人們對結(jié)構(gòu)的建模忽略了很多關(guān)鍵因素，例如沒有考慮土與結(jié)構(gòu)動力相互作用的影響。人們多利用低階模態(tài)進(jìn)行損傷診斷研究，對損傷敏感的高階模態(tài)研究和利用較少。用于結(jié)構(gòu)損傷診斷的動力信息還受到環(huán)境因素和測量噪聲的影響，存在著不確定性。本文以彈性地基板和彈性地基上的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為對象展開參數(shù)識別和損傷診斷研究工作，主要內(nèi)容如下：

2、 1．對模態(tài)參數(shù)識別方法進(jìn)行了研究，比較最小二乘復(fù)指數(shù)法(LSCE)與PolyMAX方法，發(fā)現(xiàn)PolyMAX方法識別高阻尼高階模態(tài)的能力較強。在實驗室條件下對彈性地基上自由板進(jìn)行了脈沖錘擊法模態(tài)實驗，討論了Winkler地基和雙參數(shù)地基板振動的特點，指出實際工程中地基板的振動僅存在“近似剛體模態(tài)”。利用Vlasov地基上厚薄板通用元建立地基板振動的通用方法，通過反分析識別得到地基的物理參數(shù)。 2．在實驗室條件下對地基上的

3、一座鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)實驗研究。隨著框架結(jié)構(gòu)的澆筑過程，進(jìn)行了隨著層數(shù)增加的逐層位移模態(tài)測試，得到了各種工況下結(jié)構(gòu)的模態(tài)值。然后進(jìn)行了應(yīng)變模態(tài)測試，得到各階應(yīng)變模態(tài)測試結(jié)果。分別考慮了重復(fù)實驗，模態(tài)參數(shù)分析方法，溫度變化，力大小不均等因素造成的模態(tài)參數(shù)不確定性。發(fā)現(xiàn)模態(tài)參數(shù)識別方法的影響不能忽略。隨溫度的升高，結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率降低。錘擊力增大導(dǎo)致結(jié)構(gòu)頻率的降低。對于非穩(wěn)態(tài)信號的處理，利用HHT的識別得到的結(jié)果比FFT更好。

4、 3．對本文框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了物理參數(shù)識別研究。上部結(jié)構(gòu)采用彎剪縮聚型模型，下部基礎(chǔ)采用地基阻抗函數(shù)模型?；诓煌r識別得到的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)結(jié)果，利用靈敏度方法進(jìn)行了各種工況下的結(jié)構(gòu)和地基參數(shù)同步識別，得到了模態(tài)參數(shù)隨結(jié)構(gòu)變化的規(guī)律。由于靈敏度方法易出現(xiàn)病態(tài)問題，采用遺傳算法結(jié)合模擬退火技術(shù)形成遺傳退火混合算法，提高了遺傳算法的全局尋優(yōu)能力。利用遺傳退火混合算法進(jìn)行參數(shù)識別，識別結(jié)果優(yōu)于靈敏度方法的結(jié)果。 4．引入模態(tài)局部化的概念，

5、通過算例討論了剛度完好連續(xù)梁由于支座位置變化和支座剛度變化導(dǎo)致的模態(tài)局部化的問題，在理論上是特征空間的擴張的問題。利用一座3層框架首層梁的模態(tài)實驗證實了框架梁也具有連續(xù)梁的類似特性，并分析了框架中千斤頂對于結(jié)構(gòu)動力特性的影響。對本文框架結(jié)構(gòu)柱的研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)梁的模態(tài)局部化現(xiàn)象也存在于框架柱中，通過在首層柱單元上加質(zhì)量塊的方法，從實測結(jié)果證實了“高靈敏度的高階模態(tài)”的存在。 5．建立了基于貝葉斯理論進(jìn)行損傷診斷的基本框架，利用基于