【摘 要】
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进入新世纪以来,我国涌现出昆明火车南站、广州新电视塔以及香港青马大桥等一系列大型工程,在这些工程中,钢筋混凝土(Reinforced Concrete,简称RC)结构占比超过90%。由于环境因素作用、建筑材料老化、动荷载疲劳、密集人群荷载、自然灾害影响等原因,不可避免的导致混凝土结构的损伤积累与抗力衰减,严重时甚至可能引起结构突然破坏。应用RC结构的损伤识别方法,可以及时确定结构损伤发生的具体位置
【基金项目】
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国家重点研发计划资助项目,编号:2016YFC0802205; 四川省科技计划资助项目,编号:2019YJ0222;
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进入新世纪以来,我国涌现出昆明火车南站、广州新电视塔以及香港青马大桥等一系列大型工程,在这些工程中,钢筋混凝土(Reinforced Concrete,简称RC)结构占比超过90%。由于环境因素作用、建筑材料老化、动荷载疲劳、密集人群荷载、自然灾害影响等原因,不可避免的导致混凝土结构的损伤积累与抗力衰减,严重时甚至可能引起结构突然破坏。应用RC结构的损伤识别方法,可以及时确定结构损伤发生的具体位置,评估结构损伤的程度,从而为结构维修或加固提供可靠依据。这对于保证结构安全服役、减少经济损失,保护人民生命和财产安全,具有重要的理论意义和现实价值。本文根据静动力参数损伤识别理论,构建了基于静动力参数的损伤识别指标。在比较其损伤识别敏感度的基础上,对损伤识别指标进行了修正,并提出基于静动力参数的损伤识别方法。通过预损伤RC梁试验对该损伤识别方法进行验证,并结合静动力参数,提出了适用于RC框架结构的的分步式损伤识别方法。主要结论如下:(1)根据梁的弯曲理论,得到静力数据差值能够反映结构的损伤状态。利用这一静力特性进行结构损伤定位,建立结构损伤前后静力数据差值计算损伤程度的计算公式,采用静力参数变化来计算结构的损伤程度。同时,基于振动力学理论中结构的自振频率和模态振型对结构损伤信息十分敏感的特性,可根据动力参数的变化情况判断结构的损伤程度,在这些的基础上,构建了基于静动力参数的损伤识别指标。通过对RC梁结构数值模型进行损伤识别进行仿真,对基于静动力参数的损伤指标进行敏感度修正,并提出修正后的结构损伤识别方法。(2)为验证本文构建的损伤识别方法,开展了3根未损伤梁和10根预损伤梁的静动力试验。通过试验结果分析可以得出,本文构建的损伤指标可在损伤位置处产生峰值,且其峰值与损伤程度呈正相关。该损伤识别方法不仅能够准确地识别损伤出现的位置,而且能够得到与实际损伤程度基本一致的识别结果。这证明了本文所提的损伤识别方法的准确性。(3)采用数值模拟对RC框架模型进行了损伤识别分析,模拟结果可得,基于静力参数的损伤识别方法不能直接判断框架结构是否发生损伤,而基于动力参数的损伤识别方法对框架结构局部损伤不敏感。因此,提出适用于框架结构的分步式损伤识别方法。通过缩尺RC框架结构试验研究可得,该分步式损伤识别方法不仅能够快速的对框架损伤楼层进行定位,而且可以准确识别出框架损伤的具体位置。
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