模態平均曲率在懸臂擋墻損傷檢測中的應用

劉禮標

(重慶交通大學　土木工程學院，重慶　400074)

模態平均曲率在懸臂擋墻損傷檢測中的應用

劉禮標

(重慶交通大學土木工程學院，重慶400074)

摘要：目前曲率方法主要應用于一維梁結構損傷位置的確定，如模態曲率和柔度曲率，因此本文提出一種適用于二維懸臂擋墻的損傷識別方法——模態平均曲率差法，該方法僅需擋墻完好和損傷狀態下前幾階模態振型。首先引入微分幾何理論中曲面上一點的平均曲率概念，通過該點上2個主曲率求其平均曲率，利用中心差分法計算擋墻損傷前、后的模態平均曲率值，再利用其差值的絕對值作為損傷識別新指標；然后通過損傷指標識別擋墻的損傷位置，建立損傷位置處的損傷程度和指標值的擬合曲線，進而確定其損傷程度；最后通過懸臂擋墻數值算例，驗證不同損傷位置和損傷程度下所提出方法的有效性和敏感性。研究結果表明，模態平均曲率差法的損傷識別精度令人滿意。因此，該方法可為擋墻損傷檢測提供理論參考依據，并具有工程應用價值。

關鍵詞：道路工程；懸臂擋墻；模態平均曲率；損傷檢測；數值模擬

0引言

擋土墻是巖土工程中的一個重要組成部分，具有極其重要的地位，一旦擋土墻失效或者破壞，人民群眾的生命財產及國家的基礎設施將蒙受巨大的損失。因此，如何對擋土墻進行損傷檢測和評估，以確定擋土墻是否存在損傷，進而判別損傷位置和損傷程度以及損傷的變化趨勢，是巖土工程健康監測系統研究的最主要問題。……