基于振動(dòng)的橋梁損傷檢測(cè)課件

1、基于振動(dòng)的橋梁損傷檢測(cè)研究作者：馮明導(dǎo)師：陳恩利（教授）為什么進(jìn)行損傷檢測(cè) 隨著科技的快速發(fā)展，航空航天結(jié)構(gòu)、土木結(jié)構(gòu)以及機(jī)械設(shè)備，都在朝著功能齊全化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化方向發(fā)展。然而在這些結(jié)構(gòu)服役期間，由于各種自然環(huán)境或者人為因素的影響，將導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)完整性受損，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。 如：1988年美國(guó)夏威夷航線客機(jī)由于機(jī)身裂紋引起的飛行事故，2007年中國(guó)廣州九江大橋的坍塌，2007年美國(guó)明尼亞波利市的州際高速公路(I-35W)大橋的坍塌等事故因此，如何在結(jié)構(gòu)失效的初期階段及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷并進(jìn)行相應(yīng)的處理日益引起了人們的重視。振動(dòng)方法損傷檢測(cè)的特點(diǎn) 眾所周知，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)中包含

2、了大量的信息，且結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的測(cè)量相對(duì)簡(jiǎn)單、測(cè)試成本相對(duì)較低，并且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展而使得檢測(cè)的自動(dòng)化較為容易，與此同時(shí)，振動(dòng)信號(hào)完全可以在結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)下采集，這就避免了對(duì)某些結(jié)構(gòu)進(jìn)行離線檢測(cè)所帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)損失。 由于振動(dòng)響應(yīng)測(cè)試顯現(xiàn)出了其它測(cè)試方法所不具有的優(yōu)點(diǎn)，基于振動(dòng)的結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)成為結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。振動(dòng)損傷檢測(cè)的層次領(lǐng)域Rytter于1993年將結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)分為四個(gè)層次：1、判定結(jié)構(gòu)是否有損傷2、判定結(jié)構(gòu)損傷的位置3、評(píng)估損傷的程度4、預(yù)估結(jié)構(gòu)的剩余壽命依據(jù)被檢測(cè)結(jié)構(gòu)的不同，基于振動(dòng)的結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)可以分為兩個(gè)大領(lǐng)域：1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè)2、非旋轉(zhuǎn)機(jī)械

3、結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè) 檢測(cè)方法的分類1、根據(jù)損傷檢測(cè)是否需要進(jìn)行完好結(jié)構(gòu)與損傷結(jié)構(gòu)的對(duì)比，可以分為對(duì)比方法以及非對(duì)比方法。2、根據(jù)損傷檢測(cè)所使用的結(jié)構(gòu)振動(dòng)信息，可以分為直接利用響應(yīng)信號(hào)的方法以及利用模態(tài)參數(shù)的方法。3、根據(jù)損傷檢測(cè)是否需要建立結(jié)構(gòu)的理論模型，可以分為基于模型的損傷檢測(cè)方法（model-based damage detection method）及不基于模型的損傷檢測(cè)方法（non-model-based damage detection method）。4、另外還可以根據(jù)損傷檢測(cè)中所采集的信號(hào)類型如位移、加速度、應(yīng)變等進(jìn)行分類，根據(jù)所使用的數(shù)學(xué)算法如普通算法、仿生算法（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算

4、法等）等進(jìn)行分類，等等。檢測(cè)原理基于振動(dòng)的結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)方法的損傷識(shí)別過(guò)程 ：主要儀器設(shè)備檢測(cè)儀器與設(shè)備檢測(cè)項(xiàng)目東華靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)DH3816長(zhǎng)、短標(biāo)距應(yīng)變片應(yīng)力測(cè)試電測(cè)位移計(jì)（YHD-100）光電撓度儀全站儀撓度測(cè)試東方所動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng) INV- 306U891-型拾振器DLF-8型電荷放大器DH3817動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變儀自振頻率測(cè)試沖擊系數(shù)測(cè)試阻尼比測(cè)試橋梁檢測(cè)的三個(gè)階段一般情況下，橋梁現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)可分為三個(gè)階段：1、準(zhǔn)備規(guī)劃階段2、加載與觀測(cè)階段3、分析總結(jié)階段橋梁檢測(cè)的三個(gè)階段1、準(zhǔn)備規(guī)劃階段是橋梁檢測(cè)順利進(jìn)行的必要條件。包括對(duì)橋梁設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)與維修等技術(shù)資料的收集；橋梁現(xiàn)狀的檢查；加載方案、測(cè)量方案的制定；測(cè)量?jī)x器安裝及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等。橋梁檢測(cè)的三個(gè)階段2、加載與觀測(cè)階段是檢測(cè)工作的中心環(huán)節(jié)。按照預(yù)定的試驗(yàn)方案，利用加載設(shè)備進(jìn)行加載，運(yùn)用各種測(cè)試儀器測(cè)試結(jié)構(gòu)受力后的各項(xiàng)性能指標(biāo)如撓度、應(yīng)變、裂縫寬度等，并進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。橋梁損傷檢測(cè)的發(fā)展方向檢測(cè)成本低檢測(cè)方法簡(jiǎn)單檢測(cè)自動(dòng)化最終實(shí)現(xiàn)在線的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)（SHM）進(jìn)而建立結(jié)構(gòu)的故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)（PHM）結(jié)論與展望 基于振動(dòng)的橋梁損傷檢測(cè)研究已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，然而仍有許多問(wèn)題值得繼續(xù)研究：1、如何剔除實(shí)際檢測(cè)中的各種誤差對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。