基于位移響應(yīng)協(xié)方差參數(shù)的數(shù)值仿真和實(shí)測(cè)損傷識(shí)別研究

李雪艷， 汪羽凡

(暨南大學(xué) 力學(xué)與建筑工程學(xué)院 重大工程災(zāi)害與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510632)

1 引 言

損傷識(shí)別是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心技術(shù)，是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行維護(hù)和加固的前提[1,2]。隨著結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題愈來(lái)愈受到重視，多種損傷識(shí)別方法也隨之提出。基于振動(dòng)參數(shù)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別[3-5]，是近年來(lái)土木工程的熱點(diǎn)研究課題，振動(dòng)參數(shù)包括頻率、振型、頻響函數(shù)、模態(tài)應(yīng)變能、應(yīng)變響應(yīng)和加速度響應(yīng)等[6-8]。李雪艷等[9,10]提出了基于振動(dòng)響應(yīng)協(xié)方差參數(shù)的損傷識(shí)別方法[9,10]，如利用加速度響應(yīng)協(xié)方差參數(shù)CoC識(shí)別損傷[11-15]，由于加速度響應(yīng)為結(jié)構(gòu)全局振動(dòng)參數(shù)，當(dāng)不使用結(jié)構(gòu)分析模型，只基于結(jié)構(gòu)損傷前后的CoC參數(shù)改變來(lái)判定損傷發(fā)生和識(shí)別損傷位置時(shí)，對(duì)于單損傷的識(shí)別效果良好[13],但是對(duì)多損傷的識(shí)別效果較差，容易出現(xiàn)偽損傷和真實(shí)損傷漏判，多損傷的情況下，CoC參數(shù)在接近約束位置處的變化較小，因此更容易受其他位置損傷導(dǎo)致的CoC值變化影響。

當(dāng)結(jié)構(gòu)損傷時(shí)，損傷位置附近將產(chǎn)生應(yīng)力重分布，從而引起應(yīng)變的變化，因此對(duì)比損傷前后的應(yīng)變或者應(yīng)變響應(yīng)參數(shù)，也可以用來(lái)識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷[14-17]。而應(yīng)變跟結(jié)構(gòu)的位移緊密相關(guān)，所以位移響應(yīng)也將具有較好的結(jié)構(gòu)局部特性，當(dāng)工程結(jié)構(gòu)上未測(cè)得應(yīng)變響應(yīng)，而錄得位移響應(yīng)時(shí)，可以利用位移響應(yīng)計(jì)算出等效應(yīng)變響應(yīng)來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別。

因此提出了一種位移響應(yīng)協(xié)方差參數(shù)方法，推導(dǎo)并證明了該參數(shù)是結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)(頻率，振型和阻尼等)的函數(shù)，是典型的局部性能指標(biāo)，可用來(lái)表征結(jié)構(gòu)狀態(tài)。……