基于振动的桥梁损伤检测ppt课件
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振动损伤检测的层次\领域
Rytter于1993年将结构损伤检测分为四个层次： 1、判定结构是否有损伤 2、判定结构损伤的位置 3、评估损伤的程度 4、预估结构的剩余寿命 依据被检测结构的不同，基于振动的结构损伤检测可以分 为两个大领域： 1、旋转机械结构的损伤检测 2、非旋转机械结构的损伤检测
检测方法的分类
桥梁检测的三个阶段
2、加载与观测阶段 是检测工作的中心环节。 按照预定的试验方案，利用加载设备进行加载，运用各种 测试仪器测试结构受力后的各项性能指标如挠度、应变、 裂缝宽度等，并进行数据记录。
桥梁检测的三个阶段
3、分析总结阶段 是对原始测试资料综合分析的过程。 原始数据包括大量的观测数据、文字记载和图片等，这些 资料一般都缺乏条理性与规律性，需要进行科学的分析处 理，去伪存真、去粗取精，从中提取有价值的资料，为设 计及施工单位提供参考。
桥梁检测的三个阶段
一般情况下，桥梁现场检测可分为三个阶段： 1、准备规划阶段 2、加载与观测阶段 3、分析总结阶段
桥梁检测的三个阶段
1、准备规划阶段 是桥梁检测顺利进行的必要条件。 包括对桥梁设计、施工、养护与维修等技术资料的收集； 桥梁现状的检查；加载方案、测量方案的制定；测量仪器 安装及现场调试等。
检测原理
基于振动的结构损伤检测方法的损伤识别过程 ：
已 知 结 构
M ,K ,C
损 伤 特 征 参 数
待 检 测 结 构
M M ,K K ,C C
损 伤 特 征 参 数
对比
M , K , C
主要仪器设备
检测仪器与设备 东华静态应变测试系统 DH3816 长、短标距应变片 电测位移计（YHD-100） 光电挠度仪 全站仪 东方所动态测试系统 INV306U 891-Ⅱ型拾振器 DLF-8型电荷放大器 DH3817动静态应变仪 检测项目 应力测试
振动方法损伤检测的特点
众所周知，结构的振动响应信号中包含了大量的信息， 且结构振动响应信号的测量相对简单、测试成本相对较 低，并且随着计算机技术的飞速发展而使得检测的自动 化较为容易，与此同时，振动信号完全可以在结构的工 作状态下采集，这就避免了对某些结构进行离线检测所 带来的巨大经济损失。 由于振动响应测试显现出了其它测试方法所不具有的 优点，基于振动的结构损伤检测成为结构损伤检测领域 研究的一个热点。
4、另外还可以根据损伤检测中所采集的信号类型如位移、 加速度、应变等进行分类，根据所使用的数学算法如普 通算法、仿生算法（神经网络、遗传算法等）等进行分 类，等等。
检测原理
结构的局部损伤会导致结构局部物理参数（如质量、 刚度以及阻尼）的变化，这些局部物理参数的变化可以 引起结构动力学响应（包括时域响应、频域响应以及模 态参数）的变化，我们可以通过动力学响应的变化来识 别结构物理参数的变化 。 由于结构损伤检测的目的是识别结构物理参数的变化， 因此基于振动的结构损伤识别通常是一个对比的过程， 即通过对比待检测结构与已知健康状态的结构的损伤特 征参数来识别结构损伤 。
革命尚未成功 同志仍需努力
还请帮助指正 期待宝贵意见
挠度测试
自振频率测试 冲击系数测试 阻尼比测试
桥梁检测的工作内容
桥梁检测的工作内容比较多，涉及到很多方面： 从方法上来讲，分为静载试验、动载试验和无损检测。 从时间上来看，分为短期试验和长期试验。 从进行时期来看，分为成桥试验和施工阶段检测控制。
主要测试项目包括： 1、测定桥梁结构的动力反应，包括动位移、动应力和冲 击系数等； 2、测定桥跨结构的自振特性，包括自振频率、振型和阻 尼特性等； 3、测定动荷载本身的动力特性，包括动力荷载的大小、 频率及作用规律等； 4、测试结构和构件的疲劳性能。
桥梁损伤检测的发展方向
检测成本低 检测方法简单 检测自动化 最终实现在线的结构健康监测（SHM） 进而建立结构的故障预测与健康管理系统（PHM）
结论与展望
基于振动的桥梁损伤检测研究已经有了很大的进展， 然而仍有许多问题值得继续研究： 1、如何剔除实际检测中的各种误差对检测结果的影响。 2、考虑结构的非线性对检测结果的影响。 3、工作状态下的结构损伤检测方法的开发。 4、考虑基于模型及不基于模型的损伤检测方法的优缺点， 研发综合的PHM系统。
1、根据损伤检测是否需要进行完好结构与损伤结构的对 比，可以分为对比方法以及非对比方法。 2、根据损伤检测所使用的结构振动信息，可以分为直接 利用响应信号的方法以及利用模态参数的方法。
3、根据损伤检测是否需要建立结构的理论模型，可以分为 基于模型的损伤检测方法（model-based damage detection method）及不基于模型的损伤检测方法 （non-model-based damage detection method）。
基于振动的桥梁损伤检测
为什么进行损伤检测
随着科技的快速发展，航空航天结构、土木结构以及 机械设备，都在朝着功能齐全化、结构复杂化方向发展。 然而在这些结构服役期间，由于各种自然环境或者人为 因素的影响，将导致其结构完整性受损，如不及时发现， 将产生严重的经济损失。 如：1988年美国夏威夷航线客机由于机身裂纹引起的 飞行事故，2007年中国广州九江大桥的坍塌，2007年 美国明尼亚波利市的州际高速公路(I-35W)大桥的坍塌 等事故……因此，如何在结构失效的初期阶段及时发现 结构损伤并进行相应的处理日益引起了人们的重视。
振动损伤检测的层次\领域
Rytter于1993年将结构损伤检测分为四个层次： 1、判定结构是否有损伤 2、判定结构损伤的位置 3、评估损伤的程度 4、预估结构的剩余寿命 依据被检测结构的不同，基于振动的结构损伤检测可以分 为两个大领域： 1、旋转机械结构的损伤检测 2、非旋转机械结构的损伤检测
检测方法的分类
桥梁检测的三个阶段
2、加载与观测阶段 是检测工作的中心环节。 按照预定的试验方案，利用加载设备进行加载，运用各种 测试仪器测试结构受力后的各项性能指标如挠度、应变、 裂缝宽度等，并进行数据记录。
桥梁检测的三个阶段
3、分析总结阶段 是对原始测试资料综合分析的过程。 原始数据包括大量的观测数据、文字记载和图片等，这些 资料一般都缺乏条理性与规律性，需要进行科学的分析处 理，去伪存真、去粗取精，从中提取有价值的资料，为设 计及施工单位提供参考。
桥梁检测的三个阶段
一般情况下，桥梁现场检测可分为三个阶段： 1、准备规划阶段 2、加载与观测阶段 3、分析总结阶段
桥梁检测的三个阶段
1、准备规划阶段 是桥梁检测顺利进行的必要条件。 包括对桥梁设计、施工、养护与维修等技术资料的收集； 桥梁现状的检查；加载方案、测量方案的制定；测量仪器 安装及现场调试等。
检测原理
基于振动的结构损伤检测方法的损伤识别过程 ：
已 知 结 构
M ,K ,C
损 伤 特 征 参 数
待 检 测 结 构
M M ,K K ,C C
损 伤 特 征 参 数
对比
M , K , C
主要仪器设备
检测仪器与设备 东华静态应变测试系统 DH3816 长、短标距应变片 电测位移计（YHD-100） 光电挠度仪 全站仪 东方所动态测试系统 INV306U 891-Ⅱ型拾振器 DLF-8型电荷放大器 DH3817动静态应变仪 检测项目 应力测试
振动方法损伤检测的特点
众所周知，结构的振动响应信号中包含了大量的信息， 且结构振动响应信号的测量相对简单、测试成本相对较 低，并且随着计算机技术的飞速发展而使得检测的自动 化较为容易，与此同时，振动信号完全可以在结构的工 作状态下采集，这就避免了对某些结构进行离线检测所 带来的巨大经济损失。 由于振动响应测试显现出了其它测试方法所不具有的 优点，基于振动的结构损伤检测成为结构损伤检测领域 研究的一个热点。
4、另外还可以根据损伤检测中所采集的信号类型如位移、 加速度、应变等进行分类，根据所使用的数学算法如普 通算法、仿生算法（神经网络、遗传算法等）等进行分 类，等等。
检测原理
结构的局部损伤会导致结构局部物理参数（如质量、 刚度以及阻尼）的变化，这些局部物理参数的变化可以 引起结构动力学响应（包括时域响应、频域响应以及模 态参数）的变化，我们可以通过动力学响应的变化来识 别结构物理参数的变化 。 由于结构损伤检测的目的是识别结构物理参数的变化， 因此基于振动的结构损伤识别通常是一个对比的过程， 即通过对比待检测结构与已知健康状态的结构的损伤特 征参数来识别结构损伤 。
革命尚未成功 同志仍需努力
还请帮助指正 期待宝贵意见
挠度测试
自振频率测试 冲击系数测试 阻尼比测试
桥梁检测的工作内容
桥梁检测的工作内容比较多，涉及到很多方面： 从方法上来讲，分为静载试验、动载试验和无损检测。 从时间上来看，分为短期试验和长期试验。 从进行时期来看，分为成桥试验和施工阶段检测控制。
主要测试项目包括： 1、测定桥梁结构的动力反应，包括动位移、动应力和冲 击系数等； 2、测定桥跨结构的自振特性，包括自振频率、振型和阻 尼特性等； 3、测定动荷载本身的动力特性，包括动力荷载的大小、 频率及作用规律等； 4、测试结构和构件的疲劳性能。
桥梁损伤检测的发展方向
检测成本低 检测方法简单 检测自动化 最终实现在线的结构健康监测（SHM） 进而建立结构的故障预测与健康管理系统（PHM）
结论与展望
基于振动的桥梁损伤检测研究已经有了很大的进展， 然而仍有许多问题值得继续研究： 1、如何剔除实际检测中的各种误差对检测结果的影响。 2、考虑结构的非线性对检测结果的影响。 3、工作状态下的结构损伤检测方法的开发。 4、考虑基于模型及不基于模型的损伤检测方法的优缺点， 研发综合的PHM系统。
1、根据损伤检测是否需要进行完好结构与损伤结构的对 比，可以分为对比方法以及非对比方法。 2、根据损伤检测所使用的结构振动信息，可以分为直接 利用响应信号的方法以及利用模态参数的方法。
3、根据损伤检测是否需要建立结构的理论模型，可以分为 基于模型的损伤检测方法（model-based damage detection method）及不基于模型的损伤检测方法 （non-model-based damage detection method）。
基于振动的桥梁损伤检测
为什么进行损伤检测
随着科技的快速发展，航空航天结构、土木结构以及 机械设备，都在朝着功能齐全化、结构复杂化方向发展。 然而在这些结构服役期间，由于各种自然环境或者人为 因素的影响，将导致其结构完整性受损，如不及时发现， 将产生严重的经济损失。 如：1988年美国夏威夷航线客机由于机身裂纹引起的 飞行事故，2007年中国广州九江大桥的坍塌，2007年 美国明尼亚波利市的州际高速公路(I-35W)大桥的坍塌 等事故……因此，如何在结构失效的初期阶段及时发现 结构损伤并进行相应的处理日益引起了人们的重视。