□孫 虎

(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710300)

基于經(jīng)濟(jì)建設(shè)目的的橋梁結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的應(yīng)用

□孫 虎

(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710300)

本文提出應(yīng)用可觀測(cè)技術(shù)來(lái)處理橋梁中的損傷檢測(cè)從其在靜態(tài)荷載試驗(yàn)下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。不同于以前，基于這種技術(shù)的符號(hào)方法的作品，本文提出了其第一數(shù)值應(yīng)用。為此目的，提出了一種新的算法，其減少由于計(jì)算機(jī)的精度的缺乏產(chǎn)生的不可避免的數(shù)字錯(cuò)誤。

結(jié)構(gòu)；可觀測(cè)性；損傷；檢測(cè)

結(jié)構(gòu)系統(tǒng)識(shí)別（SSI）可用于基于現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)響應(yīng)來(lái)識(shí)別實(shí)際結(jié)構(gòu)中的損傷。足夠的損傷檢測(cè)方法必須能夠定位和量化實(shí)際結(jié)構(gòu)中的損傷。一旦可以使用有限元模型（FEM）來(lái)模擬損傷，提高其精度并幫助維護(hù)期間的決策過(guò)程。

靜態(tài)荷載試驗(yàn)SSI方法從1990年代引起了很多關(guān)注。Sanayei和Scampoli（1991）通過(guò)使基于靜態(tài)穩(wěn)定的誤差函數(shù)最小化來(lái)估計(jì)結(jié)構(gòu)性結(jié)構(gòu)。在這項(xiàng)工作中，迭代識(shí)別程序被用來(lái)自動(dòng)調(diào)整基本條件參數(shù)損傷檢測(cè)。Sanayei和Onipede（1991）提出了基于靜態(tài)測(cè)試測(cè)量的參數(shù)識(shí)別的位移方程誤差函數(shù)的基于迭代優(yōu)化的算法。為了處理不完全的測(cè)量，冷凝程序提出。這種方法由 Sanayei，Onipede 和 Babu（1992）使用來(lái)確定測(cè)量誤差的影響。

1 SSI可觀測(cè)性技術(shù)

矩陣中的未知參數(shù)的確定導(dǎo)致非線性問(wèn)題，因?yàn)檫@些參數(shù)乘以節(jié)點(diǎn)的位移（在2D中，與水平和垂直偏移和旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)）。這意味著可能出現(xiàn)變量的非線性乘積，例如為了以線性形式求解這些方程，其中變量的乘積位于位移的修改矢量中，并且修正的固定矩陣，根據(jù)已知的信息，向量的未知變量可以是上面給出的非線性乘積，以及單個(gè)變量的其他因子，一旦引入邊界條件和施加在節(jié)點(diǎn)的無(wú)損檢測(cè)中，我們可以假設(shè)的子集，通過(guò)靜態(tài)冷凝過(guò)程，系統(tǒng)可以劃分如下：

矩陣必須滿足系統(tǒng)具有解的一些條件。系統(tǒng)的一個(gè)特定的解決方案是與齊次方程組的解集的解決方案，列矩陣元素的線性空間任意值，代表所有可能的線性組合的系數(shù)。

對(duì)矩陣的檢查和其空行的識(shí)別導(dǎo)致向量的可觀察變量（具有唯一解的變量的子集）的識(shí)別。為了獲得矩陣，我們需要計(jì)算矩陣的零空間。觀測(cè)參數(shù)的值可以通過(guò)求解系統(tǒng)在數(shù)值上獲得。然而，可以使用利用在剛度矩陣中的波束的連通性的遞歸過(guò)程來(lái)優(yōu)化所需的偏移的數(shù)量。以這種方式，當(dāng)在初始可觀測(cè)性分析中觀察到任何偏移，力或結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，該信息可以通過(guò)遞歸過(guò)程來(lái)幫助觀察相鄰波束中的新參數(shù)。在該分析中，在觀察性分析中連續(xù)地引入觀察信息作為輸入數(shù)據(jù)。

2 可觀測(cè)性技術(shù)的應(yīng)用數(shù)值

由于估計(jì)的精度在很大程度上取決于FEM的幾何形狀，所以該部分還包括一些準(zhǔn)則以解決假設(shè)用于損傷檢測(cè)的FEM的有效定義。SSI所需的測(cè)量集的大小取決于FEM中未知的連接的數(shù)量。顯然，該數(shù)字越大，所需測(cè)量的數(shù)量越大。在FEM-1.2和2.2的情況下，需要四個(gè)旋轉(zhuǎn)（w2，w3，w6 和 w7），而在 FEM-1.1和 2.1 中，該數(shù)量增加到六個(gè)（w2，w3，w5，w6，w7 和w8）。這些參數(shù)的值可以從靜態(tài)測(cè)試中的節(jié)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的增量獲得。

三個(gè)未知的剛度（如FEM.1.2和2.2），最大偏差分別降低到0.01和.006%。重要的是要強(qiáng)調(diào)，這些模型的估計(jì)的準(zhǔn)確性顯著高于該方法所呈現(xiàn)的準(zhǔn)確性，此外，通過(guò)較低的NM并且不需要來(lái)自等效的未損壞結(jié)構(gòu)的任何信息來(lái)獲得該精度。

為了定位損傷，測(cè)量?jī)?nèi)部節(jié)點(diǎn)的垂直偏移。這導(dǎo)致在未損壞和損壞的結(jié)構(gòu)的內(nèi)部點(diǎn)處測(cè)量多個(gè)垂直偏移。從這些偏差，使用拉普拉斯算子來(lái)估計(jì)分析和測(cè)量的位移曲率的變化。灰色關(guān)系系數(shù)分析顯示損傷位置。然而，該分析沒(méi)有提供關(guān)于它們的量值的信息。

為了通過(guò)可觀察性技術(shù)獲得足夠的SSI，必須測(cè)量60°偏轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)（該數(shù)目對(duì)應(yīng)于未知的光譜特性的數(shù)目）。精度的不足可能是由于不同的事實(shí)，如測(cè)量噪聲。這個(gè)問(wèn)題將在不久的將來(lái)由作者解決。

結(jié)束語(yǔ)

本文提出了第一個(gè)數(shù)值應(yīng)用的可觀測(cè)性技術(shù)從靜態(tài)監(jiān)測(cè)信息的結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)。帶著這個(gè)目的，一個(gè)象征性的–數(shù)值算法，命名為NOM，處理來(lái)自觀測(cè)技術(shù)應(yīng)用數(shù)值計(jì)算的復(fù)雜性。該算法是以算法有效的解決有限元法的定義。

[1]聶振華.基于重構(gòu)相空間的結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)方法及可視化研究[D].暨南大學(xué),2012.

[2]李學(xué)玉.基于BP網(wǎng)絡(luò)的高層框架結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)[D].西安建筑科技大學(xué),2006.

1004-7026（2017）21-0149-01

U441.4

A

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.21.109