梁结构损伤识别模拟方法研究
混凝土梁损伤识别技术研究
混凝土梁损伤识别技术研究一、引言混凝土梁是建筑结构中常见的构件之一，其安全性和稳定性关系到建筑物的整体安全。
然而，由于混凝土梁长期受到外部环境和荷载的作用，会导致梁的损伤和破坏，如裂缝、变形、酸蚀等。
这些损伤对混凝土梁的结构性能和承载能力造成了影响。
因此，混凝土梁的损伤识别技术研究显得尤为重要。
二、混凝土梁损伤识别方法混凝土梁损伤识别方法主要分为非破坏性检测和破坏性检测两类。
其中，非破坏性检测又包括声波检测、超声波检测、电磁波检测、红外热像检测等方法。
1.声波检测声波检测是利用超声波在材料中传播和反射的特性来检测混凝土梁的损伤情况。
通过测量超声波的传播时间和强度等参数，可以判断出混凝土梁中的裂缝、空洞、质量缺陷等情况。
2.超声波检测超声波检测是将高频声波传递到混凝土梁中，通过测量超声波在混凝土梁内部的传播速度和强度等参数，来识别梁的损伤情况。
超声波检测具有高精度、高灵敏度和无损伤性等优点。
3.电磁波检测电磁波检测是利用电磁波在混凝土梁中传播和反射的特性来检测梁的损伤情况。
电磁波检测可以检测混凝土梁的裂缝、空洞、钢筋腐蚀等情况，具有无损伤性、高效率和易操作等优点。
4.红外热像检测红外热像检测是利用红外线热像仪对混凝土梁表面进行热成像，从而识别混凝土梁中的损伤情况。
红外热像检测可以检测混凝土梁的温度变化和热分布情况，从而判断出混凝土梁的裂缝、变形等情况。
5.破坏性检测破坏性检测是利用试验方法对混凝土梁进行破坏实验，从而获得混凝土梁的力学性能参数，如强度、刚度等。
破坏性检测具有精度高、可靠性强等优点，但同时也会对混凝土梁造成损伤。
三、混凝土梁损伤识别技术应用混凝土梁损伤识别技术在实际工程中得到了广泛的应用。
例如，在桥梁、隧道、大型建筑等工程中，混凝土梁的损伤识别技术可以用于对混凝土梁的健康状况进行监测和评估，从而提高工程的安全性和可靠性。
1.桥梁工程中的应用桥梁是交通工程中最重要的组成部分之一，其安全性和稳定性关系到交通运输的畅通和人民生命财产的安全。
混凝土梁损伤识别的试验研究
摘 要 ：将 结 构 自重 作 为 损 伤 识 别 分析 的 外部 信 息 ，在 此 基 础 上 分 析 混 凝 土 裂 缝 损 伤 对 结 构 的影 响 及 其 性 质 ．从 而找 到 能
较 好 地 反 映 结 构损 伤 的 物理 量 。 通过 光 纤传 感 器和 传 统 电测 应 变片 的 对 比 试 验 ．验证 了 光 纤传 感 器 用 于损 伤 识 别 的 可 行性 关键 词 ：混凝 土 梁 ：损 伤 识 别 ：应 变检 测
（．ｉｇ ａ Ｃ ｍｍ ｎｃｔｎ ｅｈ ｉａ Ｃ ｌ ｇ， ｉｉｇ８ ０ ， ｈｎ； ．ｅ ｅ Ｊ ｏ ｎ ｏａｉ ａ ＆ Ｔ ｃ ｎｃｌ ｏｌ ｅ １ ｎｈ ｉ ｏ ｕ ｉａｏ ｓ ｃ ｎｃｌ ｏｌ ｅ Ｘ ｎｎ ０ ３ Ｃ ｉａ ２Ｈ ｂ ｉｉ ｔ ｇＶ ｃｔｎ ｌ ｅｈ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ， Ｑ ｉ Ｔ ｅ １ ０ ａ ｏ ｏ ｅ Ｓ ｉａｈ ａｇ０ ０ ９ ， ｈｎ； ．Ｌ ｎ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｅ ｎ ｅｈ ｏ ｇ， ａｊ ｇ２ ０ ０ ， ｈｎ ） ｈ ｉ ｕｎ ５ ０ １ Ｃ ｉａ ３Ｐ Ａ Ｕ ｅｓｙｏ ｉ ｃ ｄＴ ｃｎ ｌ ｙ Ｎ ｎｉ １０ ０ Ｃ ｉａ ｊｚ ｔ Ｓｅ ａ ｏ ｎ
国 内外 许 多 大 型 桥 梁也 均 埋 设 了长 期 健 康 监 测 系
基体 的性 能 。光纤 传感 系统 最具 优势 的地 方 在 于它 可 同时作 为传 感元 件 和传输 媒介 ，便 于 与光 纤传 输
系统 联 网 ，以实现 系统 的遥 测 和控制 。所 以 ，把光
统 ．利 用这 些 系统在 自然 风荷 载或 行 车荷 载作 用 下 获 取 的结构 动力 信息 ，基 于 动力 信息 开展 了大量 损 伤识 别 理论 研究 。但 是在 研 究 中发现 ：环 境 噪音 严
桥梁结构损伤识别的预测模型研究
响应量（ 应变、 挠度、 支座位移 、 振频率等 ） 自 与原因量（ 荷载 、 环境温度和湿度等 ） 之间的函数关系。
｛ ｝＝ ｛ 。 ： … ， ） Ｙ ， ， ｝ （） １
测模 型的 方法 ， 并将其运 用到损 伤识 别领域 。根 据监 测 系统 所 获得 的桥 梁 结构健 康 状 态 下的 测
试数据所建立的预测模型可用于桥梁结构的损伤识别 ， 并且这种方法可考虑各种因素对结构响
应 量的影 响 ， 别效果好 ， 用性 强。 识 适
关键词 ： 数理 统计 ； 步 回归 ； 测模 型 ； 伤识 别 逐 预 损
２ １ 建 立最初 的 多元 回归模 型 ． 假设 影响 结构某 响应量 Ｙ，ｚ＝ １２， ， （ ， … ）的 ｋ 原 因量 置 ，ｉ＝ １３ … ，）， 个 （ ，， ｋ 可建立 如下 ｋ元数学 模 型
Ｙ ＋卢 ｌ ｆ＝ １ ＋ ２＋… ＋卢 ＋ ， Ｚ＝ １２ … ， （ ， ， ） （） ２
＝
式 中，， ｉ ＝１２ … ， ＋１， １２ … ， 数 为原 因量 ； ，， 第 ， ， 个 第 ＋１ 个数 即为响应 量量 Ｙ ； ｉ ］为测试数 据 ， 所 组成 矩阵 中的元 素 ； ｉ ］为矩 阵 Ａ 中 的元 素 。 Ａ［， （） ２ 计算各 原 因量 的偏 回归平方 和 Ｐ ｉ ［］并找 出其 中的最 大值 。 Ｐ［］＝Ａ［， ＋１ ｉ ＋１／ ａ［，］ ｉ ｉ ］ＸＡ［， ］ ［ ｉｉ Ｐｈ ［ ］＝ ｍ ｘＰ ｉ ｝ ａ ｛［］ 式 中， ｉ＝ １２ … ， ； ［ ］为 Ｐ ｉ ，， Ｐ ｈ ［］中的最 大值 ； ｈ为 １２ … ， ，， 中的某 一个 。 （） ３ 检验是 否 引入第 ｈ个原 因量 因子 。根 据数理 统计 理论 知识 ， 采用 Ｆ检 验进 行检验
桥梁结构损伤识别技术的研究进展
博士 ・ 家论 坛 专
赫 梁结 构 损伤 识别 技 术 硇 研 穷进 展
重 庆 交通 大学 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ张奔牛 毛成 林
［ 摘 要 ］ 梁 结 构 的安 全 与 健 康状 况 关 系着 国家 财 产 和人 民 生命 的 安 全 ， 而桥 梁垮 塌 事 件 屡 屡发 生 ， 渐 引起 了社 会 和人 民 的 高 桥 然 逐 度重视和广泛关注。 大部分桥梁结构垮塌事故源于对结构损伤地 忽视 ， 或者是缺 乏有效 的识别方法。 因此， 梁结构损伤识别方法的 桥 研 究对 确 保桥 梁 结构 安 全 与 健 康有 极 其 重 要 的 作 用 和 意 义 。本 文 主 要研 究桥 梁 结构 损 伤 识 别 方 法 的发 展 应 用情 况 。 ［ 键 词 】 梁 结构 损 伤 识 别 关 桥
观的检测手段 ， 避免观测人员 知识背景 和专业技 术经验等 的影响 ， 但是 该套 系 统 基 本 原理 是 图像 处 理 技 术 ， 以及 需 要 技 术 人 员 操 作 、 系统 比较 庞大 等 特 点 只 适用 于 现场 检 测 ， 不 能 实 现 长期 、 程 、 并 远 自动 监 测 。
的作用 、 桥梁结构勘测设计 、 施 过程等密切相关。 现 有 的 桥 梁 挠 度 检 测 和 监测 技 术 ［１： １６ １］ － （ ） 站 仪 １全 全站仪是 由电子测角 、 电子测距 、 电子计算和数据存储 单元 等组成 的三维 坐标 测量系统 ， 可实现测量结果 自动显示 、 记录和存 储 ， 并能与 外 同设备交换测量信息和控 制信息 ， 是其存 在操作过 程较 为复杂 ， 但 受 工作环境因素影响大 ， 结果计算相对复杂等不足。 （） ２ 倾角仪 倾角仪是利用电容伺服式倾 角仪 与数 字积分 器联结 ，测量 出桥梁 的挠度曲线。该方法使厢烦琐 ， 对测量人员 的素质要求 高， 倾角仪之间 的相位差 、 瞬态反应 时间和零点漂移等不足， 使测量精度难以把握 。 （ ） 分 表测 量 法 ３百 百分表测 量法是 利用齿条 一齿 轮传动机 构将线 位移转变 为角位 移， 通过放 大后 ， 将检测 的直线往 返运动转换成指针 的回转转 动 ， 以指 示其位 移数值 。该种方法是 比较传 统的挠度 测量方 法 ，其分辨 率为 ００ ｒ 量程为 ５ ５ ｍ ．１ ｍ， ａ － ２ ｍ。存在费时费力， 工作效率低下 ， 应用范 围较小 等不足。
损伤识别
桥梁结构损伤识别研究综述摘要：首先阐述了桥梁结构损伤识别在桥梁结构中的重要性，介绍了国内外桥梁结构损伤识别研究现状，在此基础上，又介绍了用于桥梁结构的各种损伤识别方法和存在的问题，最后提出了桥梁结构损伤识别的发展方向。
关键词：损伤识别，桥梁结构，神经网络，曲率模态引言桥梁结构在长期使用过程中会发生各种损伤，导致桥梁结构的承载能力的降低，甚至会导致桥梁的倒塌，造成巨大的经济损失和人员伤亡。
为了保证桥梁的安全性，需要及时的发现桥梁结构存在的损伤情况。
目前，桥梁结构损伤识别已经成为国内外研究的热点。
1 国内外桥梁结构损伤识别研究现状损伤识别最早用在航天及机械领域并得到了广泛的研究，在健康监测引起普遍关注的同时被应用在桥梁领域。
鉴于桥梁所处环境的复杂性及结构特性的随机性，桥梁的损伤识别目前还没有一个统一的标准或准则参考，实际的应用也较少，但还是取得了一些成就。
自70年代以来，随着振动测试和分析技术的发展，国际上广泛开展了应用振动技术对机器设备与工程结构进行损伤识别和监测的研究。
近年来，国外学者在利用振动模态分析理论进行结构损伤识别方面开展了大量的研究工作，提出了各种各样的识别方法。
早期，主要是以Vandiver和Begg[9]等的研究工作为基础，根据模态频率的变化来探测桥梁结构的损伤。
Spyrakos[5]进行了一系列的桥梁模型试验，分别测试了模型梁在不同类型、位置和程度损伤条件下的低频自振特性，发现一定水平的损伤与结构动态特性有确定的相关性，但是仅用频率改变作为结构损伤因子是不充分的。
Aktan等则从结构静力柔度阵出发，根据桥梁载重汽车静力测试结果，通过对比观测模态柔度和静力测试柔度，评估了模态柔度作为损伤指针的可靠性。
除了这些较为零星的工作以外，美国通过I-40桥梁项目和Alamosa峡谷项目，对桥粱健康诊断中的结构损伤识别方法进行了系统的研究，试验结果表明振型关于结构损伤识别伤较为敏感。
Stubbs等[8]也对I-40桥进行了损伤识别的研究，利用振型曲率计算了结构局部应变能，通过应变能的改变来识别桥梁的损伤。
基于动力特性的桥梁结构损伤识别方法的研究进展
损伤 的程 度。 （ ）现有的损伤识别方 法都要 以损伤发生 前 ２ 结构 的模 型数据或 实测 的原始数据 做参考 ，但是 由于模 型
的建 立可 能 出现 某 些状 态 无 法模 拟 以及 实 测 数据 的不 完 整 ，这就给 损伤识别 带来 困难 。因此 ，研 究一种尽 量少 依 赖于原始 数据 的方法显得非 常重要 。 （ ）非线性 问题 的识 ３ 别是 结构识别 领域 中的关键 问题 ，也是难 点。现有 的方法
态参数 的同 时引入 了有 限元模 型信息 ，如 ：能量传递 比法
（ Ｔ ）和 应 变 能 法 。 ＥＲ
的布 置方法 以及对测 量噪声 的控制 结构损伤 识别结 果有重
要影响 。 （ ）利用 自然条件 激励 的损伤检测研 究。 由于桥 ５ 梁结构 的大型 性 ，利用 环境激 励使桥梁 振动来 进行损伤 识
多数 都是采用 线形模 型假设 ，这对 于小损伤 是可行 的，但
是 当 损 伤 增 大 ， 结 构 的非 线 形 将 越 来 越 明显 。 （ ）传 感 器 ４
１６基 于能量变化的损伤识别方法 ． 由于所 选用 的参数 不同 ，基 于能 量变化 的损伤识 别方 法 有多种 。有些 方法利用 模态参 数表达 能量 ，有些用 到模
践 ，还需要研究 以下几 个问题 ： （ ）研究能更准确判 断损 １
伤 的识别 指标 。研 究结构 的损伤 ，必须解 决损伤 的位置 和
中得 出受损 区的模态 参数变 化与 结构有 限元模型 分析模态 参数 的灵敏度进 行 比较 ，以此 来评估 结构 受损伤 的程度 。
文献 ［５ 首先寻 找结构 受损伤 影 响的 自由度 ，然后 在误差 １］ 矩 阵范数极 小化方法 的基础 上 ，提 出运用 修正矩 阵的反 复 迭代优 化 ，识别结构 的损伤 程度 。文献 ［６利 用剩 余模态 １］ 力分析 方法确 定结构 的损伤位 置 ，利 用低 阶模 态作 为状态 变量 ， 由最小 二乘法 建立 目标 函数 ，通过非 线性迭代 得到 结构损伤程度的识别值。
基于遗传算法的梁类构件损伤识别ppt
（4） 本 文 研 究 方 法
建立两端弹性约束梁的 损伤识别理论模型
用弹簧单元COMBIN144来模拟 两端的弹性约束 通过弹簧 单元的弹簧常数的减小来模 拟损伤的程度
获得两端弹性约束梁损伤 模型的频率方程
（3）研究理论基础
① Timoshenko梁模型 ② Timoshenko梁自由振动动力学方程 ③ 遗传算法优化理论
Civil Engineering Department, College of Engineering, Ocean University of China
5
2.论文主要研究内容与创新点
Civil Engineering Department, College of Engineering, Ocean University of China
4
2.论文主要研究内容与创新点
2.1 研究主要内容
（1）研究对象
梁类构件两端弹性约束与中间单元。
（2）研究目标
能够定位定量识别梁类构件两端弹性约束和中间单元的损伤情况。
3
cos
k 2 2 cosh EI k 4 4 sinh EI
3
sinh
sin
cosh
k 3 3 2 k 2 2 sinh EI cosh 3 k 4 4 cosh EI sinh
(h
4
g
4
1
)2
g
2
14
3.梁类构件的动力学损伤识别模型
3.3 中间单元损伤识别理论公式
t
梁结构损伤检测的一种方法
基于振动特性的工程结构损伤识别方法是当 前的一个研究热点。它利用结构损伤前后振动特 性的改变来识别损伤。一般将损伤识别分为以下 三个水平：判别损伤发生，确定损伤位置和求解 损伤程度。判别损伤发生通常是利用结构振动频 率的改变来完成
- ./
的改变来定位损伤发生的位置，再使用频率灵敏 度法来计算损伤程度。以简支梁为例验证了该方 法的有效 性。结果表明 ：该方法是合 理可靠的， 能够满足工程实践的需要。
a1 a2 M ar =S+ f
浅谈梁的损伤识别方法
・
６ ・ ４
第３ ２卷 第 ｌ ０期 ２０ ０ ６年 ５月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸ Ｉ ＡＲＣＨＩ ＴＥ 兀 『 ＲＥ
Ｖｏ． ２ Ｎｏ １ Ｉ３ ． ０ Ｍａ ｙ． ２ ０ ０６
文章编号 ： ０ ．８５ ０ ）０ｏ ６ ．２ １ ９ ２ ０ ６ １．０ ４Ｏ ０ ６ ｌ ２
度等级为 Ｃ ０弹性模量 Ｅ为２ ． Ｇ ａ截面面积 Ａ为０２ ０３ ３， ９５ Ｐ ， ．× ．
＝０ ０ ， ．６ｍ２重量 密度 ｑ为 ２ Ｎ・Ｉ 。将 简支粱 均匀离 散为 １ ５ｋ Ｉ Ｔ ３
单元 （ １ 个结点 ）以简支 粱承 载能力 损失 的百 分 比定 义损 伤 有 ４ ， 程度 。
ＳＨＡＮＸＩ Ａ ＲＣＨＩ ＴＥＣＴ１ Ｅ 瓜
ＶｏＩ３ ＿ ２ Ｎｏ． ０ １
Ｍａ ． ２０ ｙ ０６
＾ ． Ｚ 葺 一 Ｈ ”．
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文章编号 ： ０ ． ２ ｛０ ６ １ ． ６ ．３ １ ９６ ５ ２０ ００ ５ ０ ８ Ｊ ０ ０
一
ｌ
浅 谈 梁 的 损 伤 识 别 方 法
赵 立 波
摘 要： 以筒支梁桥 为例 进行 了有 限元 仿真分析 ， 基于柔度 法研 究 了桥梁结 构多位置损伤 识别方法 ， 结果表 明柔度 曲率 能够进行损伤识别 。
关键词 ： 柔度 法， 损伤识别 ， 桥 梁， 中图分类 号 ： Ｕ３ ５ １ ｒ ７ ． ｒ 文献标识码 ： Ａ
收稿 日期 ：０ ５１ ．０ ２ ０ ．０２
作者简介 ； 赵立波 （９４ ）男 ， １６． ， 工程师 ， 深圳市筑乐科技有限公司 ， 广东 深圳
５８５ １０３
维普资讯
基于应变模态的桥梁损伤识别模拟分析
［ ］ 徐祖年 ， １ 王柏生 ． 基于振动测试的大跨桥梁损伤 检测 ［ ］ Ｊ ．合
肥 工业 大 学 学报 ，０ １ （ １ ． ２０ ， １ ） ［ ］ 李国强 ， ２ 李杰 ．工程结构动力检测理论与应用 ［ ．科 学出版 Ｍ］
第 ５期
何文正 ， 白
嵩， 刁文菊 ： 基于应变模态 的桥梁损伤识别模拟分析
总第 ２７期 ０
况 ２ 工况 ３ 我们可以看出第一 、 ， ， 四阶应 变模态 曲线对跨 中 处损伤极为敏感 ， 同时也能识别支点处单元的损伤 ， 第二 、 三 和五 阶应变模态曲线对支点处单元损伤极为敏感 ， 但是无法 识别跨中处单元损伤 ， 因此在实 际检测工 程中 ， 同时测取 应 多阶应变模态。
社 ，０２ ２０ ．
表 ４ 复 核试 桩 （ 夏季 施 工 ） 身分 层 极 限摩 阻 力表 桩
后， 减小 了摩阻力 ， 必然对试验桩承载力产生影响 ， 一般磨擦 桩， 承载力以桩周土摩阻力 为主 ， 桩基静 载检测实 测数据 充
分说 明 了这 一 点 。 ４ ３ １ 实测桩身分层极 限摩阻力分析 ． ． 冬季施工的第一组试桩实 测桩身分层极 限摩 阻力值在 ２ ～ ０ｋ ａ １ ６ Ｐ 之间， 平均值为 ４ ． Ｐ 。而在相 同位置 ， １７ｋ ａ 夏季 施 工 的翻 边 试桩 实 测 桩 身 分 层 极 限 摩 阻 力 值 在 ３ ５—８ Ｐ ５ｋ ａ 之间 ， 平均值为 ６ ． Ｐ 。夏季施工检测与冬季施工检测时 ４８ｋ ａ 实 测 桩 身 分层 极 限摩 阻 力 值 相差 ２ ． Ｐ 。 ３ １ｋａ 表 ３ 第一组试验桩 （ 季施工 ） 冬 桩身分层极限摩 阻力表
译文-桥梁结构损伤识别理论研究
桥梁结构损伤识别理论研究关键词：损伤；识别；动力指纹；模型修正摘要：本文研究了桥梁结构损伤识别的动力指纹法和模型修正法。
对四类动力指纹的基本理论及其在工程中的应用进行研究，并比较了其优缺点。
提出了模型修正法损伤识别的一般程序，并研究其在工程中的应用。
最后指出在损伤识别中需进一步研究的问题和发展的方向。
一、前言桥梁结构在长达几十年、甚至上百年的服役过程中，由于荷载作用、疲劳效应、腐蚀效应及材料老化等各种不利因素的影响，将不可避免地产生累积损伤、抗力衰减、功能退化，甚至会导致突发事故。
[1]为保障桥梁结构的安全性、适用性和耐久性，防患于未然，需对既有桥梁结构采取有效的手段来监测和评估其健康状态，使其能更好地为经济建设服务。
二、结构损伤识别技术概述[2][3]损伤识别技术可分为局部损伤识别技术和整体损伤识别技术。
局部识别技术依靠成熟的无损检测技术对特定的部件进行检测，判断是否有损伤及损伤程度，而整体识别技术试图评价整体结构的状态。
局部损伤识别技术主要有以下几种:直接量取构件的几何尺寸、测量构件的材料强度和弹性模量等物理参数；射线、光干涉、超声波和电磁学监测等技术；传感器测试技术。
结构可以看作是由刚度、质量、阻尼矩阵组成的力学系统，结构损伤后，其模态参数也随之发生改变。
整体损伤识别技术就是通过特征参数的改变来识别结构损伤。
整体损伤识别技术常见的分类方法有：根据采用数据的来源分为基于动态测试和基于静态测试的损伤识别法；根据是否反演分为动力指纹法和模型修正法。
本文研究只针对第二种分类。
三、基于动力指纹的损伤识别理论研究结构动力指纹是通过结构动力测试得到的，并且能够反映出结构固有特性的指标。
动力指纹法损伤识别法是基于现代模式识别理论发展起来的，是一种无反演的识别方法。
其识别过程是按照模式识别的基本理论构造各种损伤情况下的基本模式向量，然后将实际模型向量与基本模式向量进行比较，得到结构的损伤位置和损伤程度。
常用的动力指纹可分成四大类[4]:传递特性类动力指纹、复杂函数类动力指纹、传递曲率类动力指纹和特征参数类动力指纹。
基于静力位移数据的桥梁结构损伤识别方法
基于静力位移数据的桥梁结构损伤识别方法摘 要：当前桥梁营运状态健康监测越来越受到重视，近十多年来国内外学者一直在寻找能适用于复杂结构的整体探伤评估方法，也使得结构的损伤识别在大跨度桥梁健康监测领域中成为一个研究热点[1]。
本文在总结和研究当前国内外桥梁结构损伤识别理论的基础上，提出了一种基于静态位移测量数据结合有限元计算的结构损伤识别方法，与动力损伤指纹法相比，静态方法具有更高的识别精度和可操作性。
数值模拟分析证明了该方法的有效性。
关键词：健康监测；损伤识别；影响矩阵；有限元；一、前言对于土木工程结构，尤其是对于以混凝土为主要材料的大跨度桥梁，其模态频率的变化对于结构局部损伤的敏感性极低，这一点已经在理论计算和工程实践中被证明[2]，而且基于模态振型的动力损伤指标[3]也往往因为模态振型测量的精度无法保证而失去作用，因此可以认为动力损伤指标(包括频率、振型等)并不适合于大跨混凝土桥梁结构的局部损伤探测。
相反，静力位移测量的精度相对较高，为此，很多学者致力于通过静力测量数据进行结构探伤的研究[4、5]。
本文在国内外现有的研究成果基础上，针对现有理论的不足，探索并提出了一种基于静力位移测量数据进行结构损伤识别的简单实用方法。
二、基于静力位移数据的损伤识别方法的研究对基于静力位移测量数据的结构损伤识别方法的研究兴起于上个世纪90年代初，也是得益于现代控制理论中系统识别理论的快速发展。
事实上，静力损伤识别方法也属于系统识别的范畴，它的目的就是根据系统的输入与响应来辨识系统内部的未知参数。
静力法损伤识别的基础就是有限元法的静力平衡方程： []{}{}K u f =(1)其中，[K ]为结构的刚度矩阵，{u }为位移向量，{f }为外部荷载向量。
当结构发生局部损伤时，在有限元模型中表现为刚度矩阵[K ]发生了变化，假设外部荷载没有发生变化，从而引起位移{u }发生相应的变化，这个过程可以表示为一个静力摄动方程：[][](){}{}(){}K K u u f -∆+∆=(2)其中，ΔX 表示变量X 对应的摄动量。
结构损伤无损识别研究进展综述
结构损伤无损识别研究进展综述摘要：房屋或桥梁等大型建筑物在服役期间或灾后会产生损伤，日积月累则会产生安全隐患，危害人们的生命和财产安全，因此对结构的损伤情况进行识别具有非常重要的工程价值和实际意义。
目前，国内外在结构损伤识别领域已经获得了很多优秀的研究成果。
本文从超声波法、动力学法和射线检测法三个方面对结构损伤识别方法进行综述。
关键词:损伤识别；超声波法；动力学法；射线检测法;结构健康监测技术一直是国内外学者热衷于研究的话题，目前，国际学术界和工程界越来越关注基于动力学特性的结构损伤识别方法。
这种方法具有实用、快速、简单等优点，因此备受瞩目[1]。
钢筋混凝土梁损伤程度识别是结构健康监测和维护中的一个重要研究领域。
通过对钢筋混凝土梁进行损伤识别，可以及时检测出结构中可能存在的缺陷或损伤，以便及时采取修复或加固措施，保证结构的安全可靠性。
本文主要对常用的损伤识别方法进行一定的归纳和总结。
1 超声波法超声波检测是一种无损检测方法，通过利用缺陷在超声波传播过程中对传播能量和时间产生的变化来检测混凝土内部缺陷。
与声发射检测相比，超声波检测属于主动声纳技术，能够主动检测缺陷。
Alexandre Bogas等[2]研究发现，轻质和普通重量混凝土受到混合设计参数的不同影响。
此外，还通过无损超声波脉冲速度测试对混凝土的压缩强度进行预测。
在国内，混凝土无损检测方面，刘镇清等[3]进行了相关的研究。
周凯等[4]研究并指出混凝土超声波检测主要应用纵波进行检测。
王怀亮、宋玉普[5]应用超声波技术研究了混凝土在受压下的超声波传播特性，测量超声波在加载过程中的传播波速，并提出了荷载和波速之间的对应关系。
王颖轶、左自波等[6]基于超声波无损检测理论,建立了超声波检测混凝土结构强度的预测方法。
与其他检测方法相比，超声波检测具有穿透能力强，损伤定位准确，能有效检测出面积性缺陷，应用范围广泛且灵敏度较高等特点；但因对超声波噪声信号缺乏有效的处理，故超声波成像分辨率有待提高。
混凝土梁材料损伤识别方法
混凝土梁材料损伤识别方法一、绪论混凝土梁是建筑结构中常用的构件，其承载能力和耐久性直接影响建筑物的安全性和使用寿命。
因此，混凝土梁的材料损伤识别方法是非常重要的。
本文将从混凝土梁材料损伤的类型、损伤识别的原理和方法以及实际应用中的注意事项三个方面进行介绍和讨论，为混凝土梁材料损伤识别提供参考。
二、混凝土梁材料损伤的类型混凝土梁的材料损伤主要包括以下几种：1.裂缝混凝土梁由于荷载作用、温度变化、干缩收缩等因素的影响，容易出现裂缝。
裂缝分为微裂缝、细裂缝和大裂缝三种类型，其中大裂缝对结构的影响最为严重。
2.麻面麻面是混凝土表面出现较多的小裂缝，一般不会影响结构的强度和稳定性，但会影响混凝土表面的美观度。
3.腐蚀混凝土梁在受到酸碱、盐等腐蚀物质的作用下，会出现腐蚀现象。
腐蚀会使混凝土梁的强度和稳定性下降，甚至导致梁的破坏。
4.空洞混凝土内部出现空洞会影响混凝土的密实性和强度，容易导致结构的破坏。
5.钢筋锈蚀混凝土梁中的钢筋长期受到氧化、潮湿等因素的影响，容易发生锈蚀现象。
锈蚀会使钢筋断裂，从而影响混凝土梁的强度和稳定性。
三、混凝土梁材料损伤识别的原理和方法混凝土梁材料损伤识别的原理是通过检测混凝土梁的变形、应力、声波等物理量，分析混凝土内部的材料状态，判断混凝土梁是否存在损伤。
混凝土梁材料损伤识别的方法主要有以下几种：1.超声波检测法超声波检测法是通过超声波的传播和反射来检测混凝土梁内部的材料状态。
当超声波遇到空洞、裂缝、腐蚀和钢筋锈蚀等缺陷时，会产生反射和散射，从而可以判断混凝土梁的损伤情况。
2.电阻率检测法电阻率检测法是通过测量混凝土梁内部的电阻率来判断混凝土梁的损伤情况。
当混凝土梁内部存在空洞、裂缝、腐蚀和钢筋锈蚀等缺陷时，电阻率会发生变化，从而可以判断混凝土梁的损伤情况。
3.光纤传感技术光纤传感技术是利用光纤传感器对混凝土梁内部的变形和应力进行测量，从而判断混凝土梁的损伤情况。
光纤传感器可以实现对混凝土梁内部的多点、多参数同时测量，具有高灵敏度和高分辨率的优点。
混凝土梁材料损伤识别方法
混凝土梁材料损伤识别方法一、前言混凝土梁作为建筑结构中的重要组成部分，承担着重要的承载和传递荷载的功能。
然而，长期的使用和外界环境的影响会导致混凝土梁材料的损伤，进而影响结构的安全性和使用寿命，因此，混凝土梁材料损伤识别方法的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、混凝土梁材料损伤的分类混凝土梁材料的损伤可以分为以下几类：1. 表面裂缝：混凝土梁表面出现的细小的裂缝，一般由于混凝土内部的应力集中或外界温度、湿度变化等因素引起。
2. 混凝土剥落：混凝土表面出现的局部或全面的剥落现象，主要由于混凝土表面的保护层失效、碳化、腐蚀等原因。
3. 钢筋锈蚀：混凝土梁内钢筋外露并受到潮湿或者酸碱等环境腐蚀，导致钢筋产生锈蚀，进而影响钢筋的承载力。
4. 混凝土强度降低：混凝土长期受力或者环境影响，会导致混凝土强度降低，进而影响整个结构的承载能力。
三、混凝土梁材料损伤识别方法为了及时识别混凝土梁材料的损伤并采取相应的维修措施，需要运用一系列的损伤识别方法。
下面将介绍几种常用的混凝土梁材料损伤识别方法。
1. 视觉检测法视觉检测法是最基本、最简单的一种混凝土梁材料损伤识别方法。
该方法通过直接观察混凝土梁表面的情况，确定混凝土梁是否存在损伤。
在视觉检测的过程中，需要注意以下几点：（1）检测环境应该保持光线充足，以便更好地观察混凝土梁表面的情况。
（2）检测前应该对混凝土梁进行清洁，以便更好地观察混凝土梁表面的情况。
（3）对于表面细小的裂缝和局部的剥落现象，视觉检测法能够很好地识别；但对于混凝土内部的钢筋锈蚀和混凝土强度降低等损伤，视觉检测法无法进行有效的识别。
2. 声波检测法声波检测法是一种通过声波反射来判断混凝土梁材料损伤的方法。
该方法通过在混凝土梁表面敲击或者振动，通过声波的反射情况来判断混凝土梁内部的损伤情况。
在声波检测的过程中，需要注意以下几点：（1）检测环境应该保持安静，以便更好地捕捉声波反射情况。
（2）检测前应该对混凝土梁进行清洁，以便更好地传递声波和捕捉声波反射情况。
连续梁桥支座损伤识别方法
近年来，由于桥梁的可靠性和安全性越来越受到广泛重视，断面调查
工作已成为桥梁维护的基础。
有针对性、精准高效地发现桥梁损伤，
一直是研究者努力探索的课题。
连续梁桥受力构件是桥梁的重要组成
部分，因其复杂的结构，对桥梁的损伤检测具有较大的挑战。
其中，
梁桥支座的损伤检测更是受到广泛关注。
针对桥梁支座损伤检测问题，提出基于连续梁桥支座损伤识别技术。
该技术使用声发射检测技术来检测梁桥支座疲劳损伤，利用深度神经
网络（DNN）作为模型来可靠识别支座损伤情况，以最大限度提高支
座损伤检测准确性和可靠性。
首先，声发射技术被用来获取参数指示
梁桥支座的健康状况，其数据用作深度神经网络的输入，然后，深度
神经网络（DNN）使用传统的多层结构，对各个参数的影响进行建模，最终得到输出结果，并将最终结果转换为支座损伤状态数据，以便于
路面工程人员进一步实施控制措施，保证其可靠性和安全性。
因此，该识别技术在梁桥支座疲劳损伤识别方面具有显着优势，其无
损检测技术和灵敏度高精度计算方法使其得以行之有效。
此外，深度
神经网络可以不断优化模型，有效地增加模型的准确度和可靠性，保
证研究结果的精确性和可靠性，从而保证梁桥支座的安全性。
综上所述，连续梁桥支座损伤识别技术是一种有效而高效的损伤识别
技术，它可以通过深度神经网络模型快速有效地识别支座损伤情况，
有助于消除桥梁维护中的不确定因素，通过及时发现桥梁损伤，从而
确保桥梁的安全性和可靠性。
基于动力指纹识别桥梁损伤检测方法研究
基于动力指纹识别桥梁损伤检测方法研究在现代交通建设中，桥梁作为重要的基础设施，其健康状况直接关系到人民生命财产的安全。
然而，由于长期承受自然环境的侵蚀和车辆荷载的冲击，桥梁结构不可避免地会出现损伤。
因此，如何及时发现并准确评估这些损伤，成为了工程界亟待解决的问题。
本文将探讨一种基于动力指纹识别的桥梁损伤检测方法，旨在为桥梁健康管理提供新的思路。
首先，让我们来了解一下什么是动力指纹。
在物理学中，每个物体都有其独特的振动特性，这就像人的指纹一样独一无二。
桥梁作为一个复杂的结构体系，其在受到外力作用时产生的振动响应也具有特定的模式。
这种模式就是桥梁的动力指纹。
通过分析桥梁的动力指纹，我们可以获取其结构的健康状况信息。
然而，要捕捉到这些微妙的振动信号并非易事。
传统的检测方法往往需要大量的传感器布置在桥梁的关键部位，这不仅耗时耗力，而且可能对桥梁结构造成二次损害。
相比之下，基于动力指纹的检测方法则更为高效和安全。
它通过少量的传感器采集桥梁在不同状态下的振动数据，然后利用先进的信号处理技术提取出反映结构损伤特征的动力指纹信息。
接下来，我们来谈谈这种方法的优势。
首先，它具有很高的灵敏度和准确性。
即使是微小的结构变化也能在动力指纹中体现出来，从而使得损伤能够在早期被发现。
其次，这种方法具有很强的适应性。
无论是钢筋混凝土桥梁还是钢结构桥梁，无论是简支梁还是连续梁，都能通过动力指纹进行有效的损伤检测。
此外，它还具有很好的实时性。
与传统的定期检测相比，基于动力指纹的方法可以实时监测桥梁的工作状态，及时发现潜在的安全隐患。
当然，任何技术都不是完美的。
基于动力指纹的桥梁损伤检测方法也面临着一些挑战。
例如，如何确保采集到的数据质量、如何处理海量的数据以及如何建立准确的损伤判别标准等问题都需要进一步的研究和解决。
但我相信，随着科技的不断进步和研究的深入，这些问题终将得到克服。
最后，我想强调的是，桥梁的安全不仅仅是技术人员的责任，更是全社会共同关注的问题。
预应力混凝土梁的损伤识别与评估研究
预应力混凝土梁的损伤识别与评估研究一、引言预应力混凝土梁作为重要的结构体系，在工程建设中起着至关重要的作用。
然而，随着时间的推移和外界环境的影响，预应力混凝土梁可能会受到各种各样的损伤，如龟裂、腐蚀、疲劳等，这些损伤的存在会对梁的强度和稳定性产生一定的影响，因此对预应力混凝土梁的损伤识别和评估具有重要意义。
二、预应力混凝土梁的损伤类型1. 龟裂损伤预应力混凝土梁常见的龟裂损伤形式有梁底裂缝、梁面裂缝和梁侧裂缝。
龟裂的形成与混凝土的材料性质、预应力钢筋的应力状态、外部荷载等因素有关。
2. 腐蚀损伤预应力混凝土梁中的预应力钢筋易受到腐蚀的影响，腐蚀会导致钢筋的截面积减小，从而降低钢筋的承载能力。
3. 疲劳损伤预应力混凝土梁在长期的使用过程中，受到重复荷载的作用，易产生疲劳损伤。
疲劳损伤主要表现为钢筋的弯曲、拉伸和扭曲等变形，进而导致梁的开裂、变形等损伤形式。
三、预应力混凝土梁的损伤识别方法1. 监测技术预应力混凝土梁的监测技术主要包括应变、振动、声学等监测方法。
这些方法可以通过采集梁的应变、振动、声学信号等数据，通过分析这些数据，可以得到梁的实际受力状态和损伤情况。
2. 损伤识别模型损伤识别模型是一种基于统计学原理和机器学习算法的损伤识别方法。
通过对已有的损伤数据进行统计分析和建模，得到损伤识别模型，再利用这个模型对新的梁进行损伤识别。
四、预应力混凝土梁的损伤评估方法1. 强度评估强度评估是一种基于弹性理论的结构力学方法，通过计算梁的应力、应变等力学参数，得到梁的强度指标，进而评估梁的强度状况。
2. 剩余寿命评估剩余寿命评估是一种基于疲劳理论的损伤评估方法，通过对梁的疲劳性能进行测试和分析，得到梁的剩余寿命，进而评估梁的使用寿命。
五、结论预应力混凝土梁作为重要的结构体系，在工程建设中起着至关重要的作用。
然而，梁的损伤会对其强度和稳定性产生一定的影响，因此对预应力混凝土梁的损伤识别和评估具有重要意义。
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收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４— ０ １—１ ７
第一 作者 简介 ： 范科 举 （ １ ９ ８ ４一） ， 男， 河 南焦作人 ， 硕士， 中铁 大桥局 集 团第一 工程 有限 公 司工程 师。
第２ ３卷 第 ３期
范科 举 ， 等： 梁 结 构 损 伤 识 别 模 拟 方 法 研 究
１ ５
２ 分 析 模 型 Ｈ 型 钢 梁 截 面 尺 寸 如 图 １所 示 ， 梁长 ６ ｍ， 梁 材 料 的 弹 性 模 量 Ｅ＝２ ． ０ ６ Ｅ ｌ １ Ｐ ａ ， 密 度 Ｐ＝ ７ ８ ５ ０ ｋ ｇ ／ ｍ ，
２ ． 郑 州大 学土木 工程 学院 ， 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ２ ）
摘 要 ： 在 梁结构 损伤识 别 中， 有 多种 方 法可 以模 拟 结 构 的局 部损 伤 ， 如 折 减 单元 截 面
惯性 矩 、 降低 单元 的弹性 模量 、 减 小 截 面 的 厚 度 等 。 在 各 种 模 拟 方 法 下 对 结 构
图 １ Ｈ 型 钢 梁 截 面 示 意 图
图２ Ｈ 型 钢 梁 试 验 现 场 图
表 １ 不 同单元 模拟 简 支梁 所得 竖 向频 率
从 表 １可 以看 出 ， 在 Ｈ型 钢 梁 完 好状 况 下 ， 采
用 壳单 元 和实体 单元 计 算所 得 频 率差 别 不 大 ， 但 采
１ ห้องสมุดไป่ตู้ 构 损 伤 识 别 原 理
假设 Ｙ为沿 质量 ｍ 自由度 方 向某一 时刻 ｔ 的动力位 移 ， 则 由达朗伯 原理 ， 得 到单 自由度 体 系无 阻 尼
自由 振 动 方 程 为 ： 或
或
式 中： —— 自振频 率 ；
Ｋ —— 结构 的刚度 ；
ｒ 几 —— 质 量 。
用 梁单 元计 算 出来 的前 四 阶 竖 向 频 率 与 实 体 单 元
化形成 而 质量保 持不 变 。本文 在这 几种方 法 的基础 上 提 出通 过增 加 单元 质 量来 模 拟 结 构 的损 伤 ， 同时
综合对 比分析 以上几 种方 法 ， 说 明对于 型钢 ， 数值模 拟 采用 壳 单元 ， 并 采 用局 部 折减 下 翼 缘 宽度 这 种 方
法来模 拟 结构 局部 损伤 的合理 性 。
Ｍａ ｙ． ２ ０１ ４
文章 编号 ： １ ６ ７ ４— ７ ０ ４ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３— ０ ０ １ ４— ０ ４
梁 结 构 损 伤 识 别 模 拟 方 法 研 究
范科 举 ， 孙 增 寿
（ １ ． 中铁 大桥 局 集 团第一 工程有 限公 司 ， 河南 郑 州 ４ ５ ０ ０ ５ ３ ；
文 献标识 码 ： Ａ
目前 ， 有 多 种方法 可 以模拟 结构 产生 的局 部 损 伤 。刘 海兵 通 过 降低 单 元 弹性 模 量 ， 对一长 １ ０ ｍ 的工字 钢梁 进行 了数值 模 拟 。刘 刚 对局部 损 伤 的三跨 连续 梁 进行 了仿真 试 验分 析 ， 通 过采 用 折 减单
一 ＋ ∞ Ｙ ＝ ０ Ｏ ） ｝ Ｉ
＝
ｙ＋ Ｋ ｙ
：
（ １ ）
（ ２ ）
由式 （ ２ ） 可 以看 出结构 的损 伤 ， 一 般是 指刚 度 的减小 和 质量 ｍ 的增 大 。而 刚度 在 有 限元 分 析 当 中， 主要 由材 料 的 弹性 模 量 Ｅ和截 面 的惯性 矩 ， 来决定的 ， 而截 面 惯 性矩 ， 又是 由截 面 的几 何 常 数组
（ ２ ） 数值 模 拟时 采用 壳单 元 （ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ６ ３ ） 。
条件（ １ ） 是 为 了保证 数值 模 拟 与实验 室模 型梁 （ 见图２ ） 所 测 的试 验 数 据进 行 对 比 ； 对 于 条件 （ ２ ） ，
这 里分 别采 用 了梁单 元 、 壳 单元 和实 体单 元 ， 对 图 １截 面型 钢 进行 模 态分 析 ， 提 取 前 四 阶 的竖 向 振动 频 率 如表 １ 所示。
元 的截 面惯 性矩 作 为模 拟 损伤 的方 法 。黄 燕 、 陈建 云 等 在用 有 限元 模 拟矩 形 截 面 简 支梁 时 ， 采用 了块体 单元 ， 通 过减小 局 部单元 高 度来 模 拟 结 构局 部 的损 伤 。蔡 正东 、 张斌 通 过将 损 伤 单 元 的截 面高度 分别 乘 以折减 系数 来模 拟实 际损 伤 的梁 。在 数值 模拟 时通 常假设 结构 的损 伤仅 由结 构 的刚度 变
泊松 比为 ０ ． ３ ， 采用 有 限元 软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ进 行数 值模 拟 分析 。为 了保证 数 值模 拟 的真实 性 和结 果 的有 效 性， 这里 需要 限定 两 个条 件 ： （ １ ） 采用 （ Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ １ ２ ６ ３ －１ ９ ９ ８ ） 所规 定 的 Ｈ 型钢尺 寸 ， 这里 采用 Ｈ Ｍ２ ４ ４×１ ７ ５ ；
的动 力性 能进行 了分析研 究 ， 提 出 了采 用增加 单元 质 量的 方法 来模 拟 结构 的损
伤， 并通 过 Ｈ型钢 梁进 行模 拟 ， 对 比验 证 了这 几 种 方 法 的 优 劣 性 。 关键 词 ： 结 构损 伤 ； 模 拟方 法 ； Ｈ 型 钢 梁
中图分类 号 ： Ｔ Ｕ ３ １ ７＋． １ ； Ｔ Ｕ ３ １ １ ． ３
第２ ３卷 第 ３ 期
２ ０ １ ４年 ５月
河 南 城 建 学 院 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈｅ ｎ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｕ ｒ ｂ ａ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
ＶＯ ｌ ＿ ２ ３ Ｎｏ ． ３