A method based on modal parameters is used to identify the damage combination of cable arch structures. First, the acceleration signals are collected on the cable arch structure, and the natural frequencies before and after damage and the modal flexibility matrix of the arch structure before and after the damage are obtained respectively. Then the natural frequency of the cable braces before and after the damage is five. In order to regularized frequency change rate index, the frequency fingerprint location curve was drawn and frequency fingerprint library was set up. Then the frequency fingerprint parameters under actual damage condition were calculated. The location of the corresponding frequency fingerprint was found on the corresponding frequency fingerprint curve, and the location of the damage of each order frequency fingerprint was found and screened. Then, the pre and post damage of the cable arch part was followed. The modal flexibility matrix is used for the first three order modal flexibility difference curvature index respectively. Finally, according to the modal flexibility difference curvature index, the first three order modal flexibility difference curvature position curve is drawn to find the location of the curve, that is, the damage position, and the greater the mutation, the greater the damage degree. The invention can not only effectively locate and damage the cable arch structure under single damage and multi damage conditions, but also accurately identify the degree of damage.
【技术实现步骤摘要】
一种基于模态参数的索拱结构损伤组合识别方法
:本专利技术涉及大跨钢结构损伤识别与诊断
,特别是涉及一种基于模态参数的索拱结构损伤组合识别方法。
技术介绍
:大跨钢结构是衡量一个国家建筑科技水平的重要标志之一。大跨钢结构因其形态优美、经济合理以及跨越能力强等优点,在我国得到了快速发展。其中,张弦梁结构是由上部刚性拱桁架与下部柔性拉索通过撑杆组合而成的一种空间杂交结构形式,在哈尔滨体育会展中心、广州国际会展中心、深圳会展中心、上海世博会主题馆、国家体育馆等多项重大工程中得到成功应用,成为我国应用最为广泛的一种大跨预应力钢结构形式之一。大跨钢结构一般规模大、服役期限长,但往往会在低温、压力、振动碰撞以及腐蚀等荷载与环境的共同作用下,出现不同程度的局部损伤,难以用肉眼分辨,因此往往就会使得损伤构件得不到及时处理和加固。在这种情况下损伤会持续对结构的正常使用产生影响,严重的甚至引发连续倒塌,产生较大的社会经济损失。损伤识别与诊断是实现大型结构全寿命周期设计和维护的有效手段。针对不同结构形式和结构特性,对在役结构进行损伤诊断,能为在役结构的维修加固提供有力支持,具有极其重要的工程实践意义。传统的损伤识别方法中,往往采用单一方法对结构进行损伤识别,但是单一的损伤识别方法往往不能满足结构各部位的损伤识别,尤其用于大跨度空间结构,每种方法都存在一些局限性,从而对损伤识别的精度产生影响,比如:基于固有频率的损伤识别方法虽然获取频率精度较高,但是无法进行多损伤精确定位,受噪声影响大。基于曲率模态以及柔度矩阵的损伤识别方法,虽然可以进行多损伤定位以及定性判断损损伤程度,但是 ...
【技术保护点】
1.一种基于模态参数的索拱结构损伤组合识别方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:步骤1.通过动态信号采集仪采集布置在索拱结构上的加速度传感器的加速度信号,通过模态测试分别获得索拱结构损伤前、后拉索和撑杆部分的固有频率,以及结构损伤前后拱部分的模态柔度矩阵;步骤2.对索拱结构索撑部分损伤前、后的固有频率求前五阶正则化频率变化率指标,绘出频率‑位置曲线,建立频率指纹库;步骤3.根据现场测量数据计算出实际损伤情况下的频率指纹参数,在对应的频率指纹曲线上进行定位,找出各阶频率指纹对应的损伤位置并进行筛选,每个识别结果中所包含共有的损伤信息即为最终所求的损伤位置;步骤4.对张索拱结构拱部分损伤前、后的模态柔度矩阵分别求前三阶模态柔度差曲率指标;步骤5.根据模态柔度差曲率指标,绘出前三阶模态柔度差曲率‑位置曲线,找出曲线突变位置,即为损伤位置,且突变越大,损伤程度越大,即能定性判断杆件损伤程度。
【技术特征摘要】
1.一种基于模态参数的索拱结构损伤组合识别方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:步骤1.通过动态信号采集仪采集布置在索拱结构上的加速度传感器的加速度信号,通过模态测试分别获得索拱结构损伤前、后拉索和撑杆部分的固有频率,以及结构损伤前后拱部分的模态柔度矩阵;步骤2.对索拱结构索撑部分损伤前、后的固有频率求前五阶正则化频率变化率指标,绘出频率-位置曲线,建立频率指纹库;步骤3.根据现场测量数据计算出实际损伤情况下的频率指纹参数,在对应的频率指纹曲线上进行定位,找出各阶频率指纹对应的损伤位置并进行筛选,每个识别结果中所包含共有的损伤信息即为最终所求的损伤位置;步骤4.对张索拱结构拱部分损伤前、后的模态柔度矩阵分别求前三阶模态柔度差曲率指标;步骤5.根据模态柔度差曲率指标,绘出前三阶模态柔度差曲率-位置曲线,找出曲线突变位置,即为损伤位置,且突变越大,损伤程度越大,即能定性判断杆件损伤程度。2.根据权利要求1所述的一种基于模态参数的索拱结构损伤组合识别方法,其特征在于:所述步骤1中,所述加速度传感器在索拱结构损伤前后测试点位置布置相同,测试获得的模态阶数不少于五阶。3.根据权利要求1所述的一种基于模态参数的索拱结构损伤组合识别方法,其特征在于:所述步骤2具体是指,①根据步骤1中测得的损伤前后各阶的固有频率得到频率变化率FFCi,其中,fui和fdi分别为索拱结构在健康和损伤状态下的频率;②频率变化率与损伤位置和损伤程度均有关,FFCi...
【专利技术属性】
技术研发人员:曾滨,许庆,
申请(专利权)人:中冶建筑研究总院有限公司,中国京冶工程技术有限公司,
类型:发明
国别省市:北京,11
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