基于动力特性的桥梁结构损伤识别方法的研究进展

［］ 中 山大学学报 （ Ｊ． 自然科学版） ２ ０ ， ３ ６ ：７ １ ， ０ ４ ４ （） ５ ￣６ ．
［ ］ Ｍ ｓ ｉ ａ Ａ Ｊ ｎ ｓ Ｉ Ａ Ｗ １ ｉｍ ，ａ ａ ｅ ｄ ｔ ｃ ｉｎ ａ ｄ ２ ｅ ｓ ｎ ， ｏｅ ， ｉ １ａ ｓ Ｅ Ｊ Ｄ ｍ ｇ ｅ ｅ ｔ ｏ ｎ
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
Ｅｎｇｉｎ ｅ ｅｒｉｎ ｇ Ｉｎｔｅ ｒｎａｔｉｏｎａ１
ｃ ｎ ｅ ｅ ｃ ［］ Ｓ ａ ｓ ａ ＵＫ ， ９ ６ ６ ￣ ７ ． ｏ ｆ ｒ ｎ ｅ Ｍ ．ｗ ｎ ｅ ， ． １ ９ ：７ ６ ［３ Ｆ ｘ Ｈ ， ｈ Ｉ ｃｔ ｏ ｏ ｄ ｆ ｃ ｓ ｉ ｓｒ ｃｕ ｅ ， ３ ｏ ｃ Ｊ Ｔ ｅ ｏ ａ ｉｎ ｆ ｅ ｅ ｔ ｎ ｔｕ ｔｒ ｓａ
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
别值得深入研究 。
参考文献：
［］刘 济科 ， １ 汤 凯 ． 于振 动特 性 的损 伤 识别 方 法 的研 究进 展 基
应变 能法 同时利用模 态参数 和有 限元模型 信息 ，其基
本 原理是利 用结 构早期损 伤前后 应变 能发生变 化的差值 信 息来 进行损 伤识 别 。Ｓ ｍ 将应变 能法来自百度文库 功地 应用于桥 梁 ａｅＨ
ｓ ａ ｅ ｄ ｔ Ａ ， ｎ Ｐ ｏ ｅ ｄ ｎ ｓ ｏ ｌ ｔ Ｍ Ｃ Ｓ ａ ｈ ｐ ａ ａ＿］ Ｉ ：ｒ ｃ ｅ ｉ ｇ ｆ Ｏｈ Ａ，ａｎ
Ｄｉ ｇ， ａｌ ｆｏ ｎｉ １ ９２： ２ ￣ ５ ． ｅ Ｃ ｉ ｒ ａ， ９ ５２ ２８
变化 的损伤识别方法“ 。虽然传递 函数或频 响函数 的信 息
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。
ｃ ｍ ｒ ｏ ｏ ｔ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｒ ｌ ｆ ｑ ｎ ｙ ｎ ｎ ｅ ｏ ｐａ ｉ ｎ ｆ ｈ ｕ ｅ ｆ ａ ｕ ａ ｒｅ ｕｅ ｃ ａ ｄ ｏｄ ｓ
１７基于传递 函数变化的结构损伤识别方法 ．
由于损伤 引起 的传递 函数 的变 化是 唯一地 由损伤 的类 型和 位置确 定， 因此 有学 者提 出基 于传递 函数或 频响 函数
ｒ 垄 窒 里 ＿ ］
行 的优 点，其缺 点是无法评估 结构 的损伤程度 。
一
种基于 正交设 计思想 的样本选 取方法 ，构造 网络训练 所
１５基于剩余模态力分析的损伤识别方法 ．
基于剩 余模态 力分析 的损伤 识别方法 就是先 建立有 限 元分 析模型 ，利用 实测模态 数据 加 以修 正，利用 在结 构受
损 区上测试 出的特 征值 （ 固有频 率 的平 方） 和响应 的测试模
需的 “ 小 ”样本 集 。通 过对缺 陷板结构 损伤 识别 的实例 最 分析 ，说 明 了基 于人 工 神经 网 络 的损 伤辨 识 系统 的正 确
性。
２ 当前结构损伤识别 方法存在 的问厦 基于动 力特性 的桥梁 结构损伤 识别方 法是 一种 具有 广
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
Ｉｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｎａｔｕｒａ１
ｉｎ ｔｈｅ
ｆｒｅｑｕｅｎｃＹ
和 悬臂结构 的损伤 识别 ，给 出了结构单元 模态 应变能 的概
念 ，提 出了单元模 态应变 能变化 率的结 构早期 损伤位 置的
识 别 方 法 。
ｃｈａｎ ｇ ｅｓ，Ｉ ｄｅｎｔｉｆｉｃ ａｔｉｏｎ Ｓ Ｙ ｓｔ ｅｍｓ： ｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｐｒ ｏｆ
阔前 途而 又未完全 成熟 的方法 ，如何将这 些方法运 用到 实
态 ，代 入修 正好 的未 受损 结构模 型特 征值 问题方 程式 ，判
断 出相应的受损 的位置 。 文献 ［５ ６ 也提 出相类似 的结构损伤定位算法 。 １ ，ｌ］ 对 结构损 伤程度 的评估 ，文 献 ［４ 采用 结构试 验数据 １］