基于运行模态的桥梁结构损伤识别对比研究
[Abstract]:It is the main task of the bridge health monitoring system that how to obtain the characteristic information of the bridge structure from the massive data and how to judge the operation condition of the bridge structure. Among them, the optimal arrangement of sensors at finite measurement points is the basis, modal parameter identification under environmental excitation is the core, and damage identification method is the key. This paper focuses on the common key issues of these three bridge health monitoring systems, and carries out in-depth and systematic research, development and application. In the sensor optimization part, the basic ideas of eight classical sensor optimization algorithms are described, the technical characteristics and calculation flow of each algorithm are systematically combed, the evolution and connection of each algorithm are summarized, and the development software is integrated. Provide the basis for modal identification; In the part of modal identification, the basic theories of two methods of signal preprocessing and six methods of operating modal parameter identification are introduced in detail, the technical characteristics and numerical calculation methods of each algorithm are summarized, and the starting point is the numerical analysis methods of various algorithms. The recognition accuracy, application range and anti-noise level of different algorithms are discussed. In the part of damage identification, the damage identification method based on modal is deeply studied, including frequency-based, curvature mode-based and flexibility matrix-based damage identification methods, and the application scope and anti-noise level of various damage indexes are discussed. At present, there is no complete set of health monitoring data analysis software, few commercial software are black box mode, can not be customized; More importantly, they need manual intervention and can not meet the requirements of integration, automation and real-time of bridge health monitoring system. In this paper, MATLAB platform, integrated development of modal analysis toolbox and damage identification toolbox. The function of modal identification toolbox covers six classical modal identification algorithms and adds parameter debugging function to different algorithms to identify real-time modal parameters. The damage identification toolbox includes three kinds of damage index calculation functions: frequency-based, curvature-mode and flexibility matrix. The damage location of the structure can be displayed simply and intuitively. Users can directly use the modal analysis toolbox for real-time modal analysis and research, and use the damage identification toolbox to determine the damage location of the structure. Finally, a numerical model of a three-span continuous rigid frame is set up by eight optimal sensor placement algorithms, and parametric analysis of the three hybrid algorithms is carried out. The results show that the EI method has the worst effect. The effect of step-by-step subtraction method is the most stable, and the performance of hybrid algorithm is related to the selection of parameters. Six modal identification algorithms are used for modal identification. The results show that the FDD method has the best anti-noise property and the identification accuracy of SSI and ERA method is the highest. Through the calculation of damage identification, it is found that the damage index MFC has the best anti-noise ability. In order to further verify the reliability and applicability of the program, the modal analysis toolbox is used to carry out the real bridge modal analysis of the fourth Nanjing Yangtze River Bridge. The results show that the toolbox developed in this paper has a good practical application value.
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U446
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,本文编号:2462871
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