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肯尼斯·k·沃尔什·t·凯利,埃里克·p·斯坦伯格, ”相邻箱形梁预应力桥梁的损伤识别”,土木工程的发展, 卷。2014年, 文章的ID540363年, 16 页面, 2014年。 https://doi.org/10.1155/2014/540363
相邻箱形梁预应力桥梁的损伤识别
文摘
结构健康监测(SHM)获得了相当大的关注作为一个工具来监控公民的健康基础设施。对桥梁基础设施,先前的方法集中在局部损伤的检测通过模态参数提取的纵向方向的结构。探讨一种新的损伤诊断方法的基础上,改变第一个垂直模式从桥的横向方向。的模式是通过应用模态频率响应函数曲线拟合(降维)形成使用垂直响应数据获得的方向垂直于纵轴的桥梁。使用这种方法,局部损伤和全球损伤桥梁透露自己有局部影响桥上的反应。此外,损害是在这样一种方式,它使伤害类型的分化。为了证明方法的有效性,对加速度数据提取模态参数从有限元模型获得完整的桥。模态参数的分析表明,该方法不仅可以检测本地和全球桥损伤,但也可以使用只有一个模式区分伤害类型的形状。该方法相比以前开发的单孔位微吹气扰动方法。
1。介绍
结构健康监测(SHM)近年来取得了相当大的关注作为一种工具用来监控民用基础设施的健康状态。它是基于理解的物理或机械降解会改变结构的性能随着时间的推移1]。最有活力的单孔位微吹气扰动方法是基于一组振动时域测量获得。这些测量转换为频域的地方(即直接用于识别损伤。、频率响应函数方法)或间接通过派生结构的模态参数(2]。通过比较后者,损伤识别的模态参数,基于模态参数或结构模型,之前和之后的伤害(3]。理想情况下,损伤的位置和程度的信息可用于确定结构的剩余使用寿命。到目前为止,大量的实验和数值研究调查已经进行损伤识别。全面回顾文献中可以找到这个工作的4- - - - - -8]。记住这一点,下面的文献调查将只关注那些研究成果立即提出相关的工作,也就是说,损伤识别模态参数的方法,依靠直接比较之前和之后的伤害。
为了检测和定位结构损伤,提取模态参数通常被应用于不同的损伤指数。直接比较的指标形成的模态参数,或者通过应用相关的数学公式结构的物理特性的模态参数,在不同的时间实例的生命周期结构。最容易确定结构的模态参数是它的固有频率。因此,一个重要的作品一直致力于研究的可行性[使用固有频率的变化作为损伤指标8]。虽然已经有一些成功的小实验室里使用这些方法来识别损伤的结构,其适用性在全面的结构损伤识别是不确定的2]。
虽然固有频率的变化可能有助于检测损伤,这是一个更艰巨的任务使用这个索引定位损伤。这是因为固有频率不直接关联的空间特征结构,从而使得它难以与固有频率的变化来破坏的位置。另一方面,模式形状包含的空间特征信息结构,和当地损失反映在相应的位置通过改变模式的形状。结果,几个不同的损伤指数已经开发基于模式形状破坏前后的变化。这些指标的综合评估可以在文献中找到(2,4- - - - - -8]。
结构损伤的影响模式之间的绝对差简支梁和分析梁模型中观察到的形状已经用一个局部损伤位置(9]。结果显示峰值模式形状不同的损伤的位置对于特定的模式和模型,虽然峰值总是伴随着增加模式在另一个位置形状差异不是在该地区的损害。破坏模式的变化的影响预应力混凝土桥梁的形状被报道虽小但意义重大,增加的损失导致观察到的变化(增加10]。然而,模式形状的变化并不总是局限于桥的受损区域。一个简单的指数检测损伤使用模式形状之间的相对差异(RD)缩放模式从损伤和损坏的结构形状。数值和实验研究一个简单的射线结构表明,单一的局部损坏时可以位于该指数计算的模式频率受到损害的影响(11]。随后的研究表明,RD指数足够的悬臂梁的数值调查单个和多个局部损伤的位置,但不能预测均匀梁弹性模量减少50% (12]。也得出结论,RD的性能指数差实验获得的数据从一个单个和多个局部损伤简支梁的位置。RD指数也被用于损伤检测和位置离岸平台。使用比例模型试验研究的一个好平台,这是观察到的RD指数受结构性破坏承载括号(13]。不仅是模式的改变形状的大小依赖于损伤的严重程度,而且模式形状的变化发生不久的损伤位置。后来离岸平台的使用小规模模型研究也证实,RD指数敏感结构成员实施的损害,能够认识到该地区的损失在大多数情况下(14]。
其他的研究都集中在使用不完整的模式形状进行损伤检测和定位在一个二维桁架结构(15]。损害网站首次发现大约使用不完整的模式形状;然后,确定损伤的位置和程度上使用模态频率。替代使用位移模式形状进行损伤检测和定位,旋转模式形状也被调查作为损伤的指标悬臂和简支板16]。模式的旋转形状是按照位移的导数计算模式形状和数值显示比后者更有效定位损伤板支持。神经网络技术提出了结构损伤评估的使用模式形状差异作为输入(17]。数值方法的有效性证明简单的梁和multigirder桥模型与多个局部破坏网站。在以后的研究中,提出了一种新颖的统计算法来提取基于损伤指标的差异模式形状在木梁损伤前后标本(18]。实验室结果表明,损伤指标的高峰值计算从最早的两种模式是敏感不同损伤严重程度和位置,也可靠当多个局部损失出现在梁。
另一个伤害指标基于模式形状破坏前后弯曲形状指数的变化模式。指数计算的曲率之间的差异的模式形状确定损伤和损坏的结构,和峰值指数表明损伤的位置。形状指数曲率模式已被证明是有效地检测和定位损伤简支梁和分析梁模型与一个单一的局部损伤位置(9]。结果表明,该指数的最大区别只是局部的损伤。随后的研究涉及一个实验性的悬臂梁和一个数值简支梁梁显示模式的形状指数能够识别多个曲率梁的损伤位置(12]。然而,类似于RD指数模式形状指数曲率决定减少在检测不满意一个统一的全球梁的刚度。应用振型曲率指标数值和实验数据对箱梁钢纵桁桥证明了指数正确地确定了最严重的破坏场景,但被认为是不太严重的伤害不一致的情况(19,20.]。此外,结果表明,该指数给了假阳性的迹象损害当应用于数据集获得的未损坏的桥。
数值模拟的简支梁和连续梁模型(双跨度)显示,振型曲率指数通常能更准确的使用较低振动模式当第一个五模式被认为是(21]。简支梁梁模型与单一损伤位置,得出第一模式将提供最可靠指数的有限数量的传感器。然而,观察到多种模式是必要的定位损伤在连续梁模型,当存在多个损伤位置。类似的观察也在随后的研究中利用梁模型相同的支持条件和类似的破坏场景(22]。振型曲率的方法也被追究检测和定位损伤碳/环氧复合材料梁损伤由于切谷,复合层的影响,分层(23]。实验结果表明,该指数能够正确地识别所有伤害除了两例分层。
额外的研究一直在努力确定最优抽样频率测量噪声和截断误差的影响降到最低的计算位移模式中使用形状模式形状弯曲指数(24]。公式提供了最佳采样间隔以及它们的数值验证。后来的研究结合模糊逻辑与曲率模式形状指数识别损伤的位置和大小在悬臂梁的有限元模型25]。确定,该方法成功地准确地确定损伤的位置,但量化损失的大小是更加困难。最后,结果表明,垂直弯曲和扭转模式,以及横向弯曲模式,可以成功地从一个双跨度钢筋混泥土三桥箱形梁用于计算不规则模式形状曲率(26]。横向弯曲模式的建议,形成从响应数据测量飞机的桥面,可用于桥梁损伤识别方案。然而,没有实际损伤检测使用提取的执行模式。
前面描述的损伤指标取决于不同的损伤和损伤结构的模态参数的损伤识别。损伤定位向量(DLV)技术是一种不同的方法,定位损伤使用负载分布的静态响应的结构是相同的损伤和破坏状态(27]。技术的一些有利的特性是它的通用性结构类型,其有效性与单个和多个结构破坏现象,及其对测量数据的完全依赖。另一个损伤识别计划使用当地的灵活性在损伤识别方案28]。在这种方法中,从模态柔度矩阵确定参数结合虚拟负载识别区域的非零压力的结构。结果表明,这些区域对应位置一个潜在的局部刚度发生变化。当地model-independent灵活性方法和能力的损伤检测、定位和量化。有人建议,改善损伤识别可通过改进使用小波变换信号处理。审查的最先进的小波变换用于结构健康监测可以在文献中找到(29日]。使用离散小波变换进行了损伤识别梁、平板型结构和多层建筑结构良好的效果(30.- - - - - -32]。
全面审查后可用的文学与损伤识别方法,观测了如下:大多数的研究,这两个数值和实验,考虑理想化结构如简支梁、悬臂,或连续梁模型来评估损伤指数,有数量有限的研究使用全桥,这些主要是基于钢纵桁桥式,一般来说,只有局部刚度的损失表示成员或支持条件的变化被认为是在测试结构,在几乎所有的数值研究,刚度建模为减少损失模量在离散位置(s)的结构,在一些研究中被认为是全球破坏的成员,没有有效地识别损伤,损伤指标没有单一的损伤指数,有效地对所有结构类型和损伤情况。
在目前的工作,提出了一种新的方法来检测,定位,区分不同的损伤类型的预应力混凝土箱形梁相邻桥。该方法是基于第一个垂直的变化模式从桥的横向方向。的模式是通过应用模态频率响应函数曲线拟合(降维)形成使用垂直响应数据获得的方向垂直于纵轴的桥梁。该方法以后被称为第一个横模的变化(CFTM)指数。最好的作者的知识,这是第一次伤害指数使用垂直模式已经形成从桥的横向结构,但应该注意的是,横向弯曲模式(在桥面的平面)已确定在过去用于损伤识别桥梁[26]。制定该指数的优势在横向方向上是破坏全球影响桥梁纵向方向的反应显示自己是一个局部效应在横向方向上。与此同时,当地的伤害仍然显示自己是一个局部的效果。结果,本地损伤和全球损伤局部对指数的影响,从而使其更容易损伤检测和定位的桥。它也将表明,不同类型的损伤对指数产生不同的影响,从而也使它可以区分不同的损伤类型。这对相邻的箱形梁桥梁来说尤为重要,受到本地和全局损伤框梁,以及全球伤害(即横向荷载传递机制。剪力键)。
在接下来的工作,提出CFTM指数将被评估为预应力混凝土箱形梁相邻桥和几个不同的组合模拟损伤类型。伤害类型将包括本地和全球对桥梁的破坏。全球损失将呈现为一个组件的关键桥梁的刚度对整个桥的长度,而当地的损害将只局限于局部梁部分。两种破坏类型将被建模为弹性模量的降低。在全球减少模量的影响很容易理解,降低局部的影响不太直观。为了更好地与当地的影响减少全球桥模量行为,将呈现等效模量的推导。等效模量将用于后续论文的部分来帮助量化全桥结构的局部损伤在全球。建立的等效模量,CFTM损伤识别方法的有效性将取决于预应力混凝土箱形梁相邻桥模型受到不同的组合模拟局部和全局损伤,结果将与另一个常用mode-based损伤指数:均布荷载表面曲率的变化(ULS-Curvature)指数。
2。等效弹性模量
建立等效模量的目的是与减少局部弯曲刚度的影响在一个桥接成员的全球行为桥。然而,影响当地减少单个成员对整个桥梁的行为是不容易确定。在某种程度上,这是由于这一事实的整体桥的行为不仅是一个函数其个别成员的属性,而且负载下的那些成员是如何交互的。出于同样的原因,全球的影响减少抗弯刚度为单个成员对整个桥桥的行为也不清楚。然而,全球减少抗弯刚度的影响一个简支梁,对称加载梁很容易概念化,尤其是在中跨的静态偏转。从基本原则,它可以表明,中跨静态偏转的光束将增加比例相对减少全球的抗弯刚度。相反,同样不能说当地减少在相同的梁抗弯刚度。相反,中跨静态的增加减少当地梁的挠度弯曲刚度取决于减少的大小和位置和长度对梁的刚度降低。因此,以下的目标是与一个或多个地方减少抗弯刚度梁整体全球减少。
仅仅考虑单一,支持移动梁均匀分布载荷如图1(一)。梁的长度,惯性矩和弹性模量。梁受当地的模量的减少节开始和结束在距离和分别从测量中跨。长度减少的发生可能会被定义为。新模量的减少部分用。应该注意的是,所有的距离测量积极根据显示的坐标系统。为了推导出的表达式中跨挠度使用共轭梁法,需要加载共轭梁从真正的梁如图1 (b)。目前真正的梁表示为一个距离的函数如下: 从图1 (b),降低模量的影响对实体梁上装载的增加共轭梁在同一位置。为了确定的表达式中跨在现实梁挠度降低模量共轭梁上,中跨的时刻。为了简化推导过程,应用叠加原理和共轭梁上的荷载表示为图中所示的载荷的总和2。图2(一个)代表真正的共轭加载梁没有当地的模量减少,而图2 (b)代表了额外的共轭加载由于。真正的梁的挠度与当地没有减少模量可以计算为: 而真正的梁的挠度由于作为共轭梁如图上的中跨的时刻吗2 (b)。由此产生的表达式中跨时刻由于本地模量减少th部分 在哪里 用(4)(3)和重新安排,中跨的时刻在共轭梁由于本地模量减少部分可以表示为 中跨的偏转的光束作为负共轭梁上的中跨时刻保持符合公约(2),可以更方便地表示 在哪里 最后,对真正的梁中跨偏转部分与模量减少可能由加法中跨变位由于个人部分如下: 应该注意的是,为简单起见,(8)是派生的部分降低模量中跨的左边。部分位于右边的中跨应反映到左边,和(8)应该相应的应用。
(一)
(b)
(一)
(b)
的总和中跨的表达式(2)和(8)给单一的总挠度,简支移动梁均匀分布加载包含部分与模量降低。如前所述,一个地方减少模量将提供一个中跨梁挠度也可以由一个统一的等效模量等效梁。的中跨挠度梁等效模量可以确定依照(2), 的等效模量的表达式现在可能派生通过设置中跨偏转(9)的总和等于中跨变形量(2)和(8)给 方程(10)现在可能被用来计算梁的等效模量与一个或多个部分与当地模量的减少。然而,地方文献减少模量通常用百分比来表示减少初始模量。初始模量的百分比减少基于等效模量(10)可以表示为
方程(11)现在可能被用来量化的影响当地减少单个模量,均匀分布荷载简支梁的统一等效模量减少百分之一相同的中跨梁静态偏转。重要的是要注意表达(11)是独一无二的假设做出的有关装运、支持条件和几何的光束交替表达式必须派生如果这些假设发生了变化。然而,使用均匀分布的假设加载的优势在简支棱镜光束容易概念化,这些条件,因为它们符合均匀截面梁,两端的支持,并支持自己的自重。
应该注意的是,前面的推导等效模量是基于弹性梁模型的行为。然而,在实际的存在损害梁可能导致塑性铰的形成和非弹性梁的行为。在这种情况下,提出的等效模量(10)不会直接适用,因为它不占中跨的增加与非弹性弯曲变形量相关。然而,它可以被视为一个保守的估计系数的损坏。同样值得指出等效模量的目的是联系当地减少梁弹性模量的影响全球波束行为,是特别有用的在梁的数值损伤识别研究/结构经常是视为弹性甚至在当地的存在降低了模量。
3所示。损伤指标
CFTM指数是由带之间的相对偏差的绝对值第一垂直扩展模式测量之前和之后的横向损伤桥梁,或 其中下标表明该模式计算的横向桥和星号显示模式从受损的状态。如前所述,使用垂直模式计算的优势在横向方向上是全球损坏我们会发现桥的纵向方向局部损伤,而当地的损害将仍有局部影响指数。此外,它会显示不同类型的损害CFTM指数有独特的效果,从而使损伤之间的分化类型。
在目前的工作,CFTM指数将与均布荷载表面曲率的变化(ULS-Curvature)指数19,20.,33,34]。选择ULS-Curvature指数的变化是基于初步分析它优于其他损伤指标识别本地损伤和全球伤害简支单梁模型(35]。ULS-Curvature指数计算的变化的绝对值的变化曲率极限状态计算的损坏和未损坏的桥;也就是说, 的曲率极限状态(13)使用中心差分近似计算如下: 和极限状态确定桥梁的模态参数
4所示。桥模型
为了评估CFTM指数、桥梁模型是基于开发的最终跨度箱梁预应力箱形梁相邻桥。这座桥是仿照菲也特县桥35 - 17 - 6.80,如图3(一个),这是一个连续箱梁结构与相同跨度的长度的14.6米(47英尺10英寸)坐在15度倾斜。双车道大桥是8.2米(27英尺)宽,由九个相邻并用框梁,53.3厘米(21)深宽91.4厘米(36)。纵向钢包括27 9.5毫米(3/8)预应力链位于梁的下翼缘与四个nonprestressed 15.9毫米在上翼缘钢筋,如图3 (b)。预应力钢seven-wire,平均绩点1.72 (250 ksi)链。梁的抗剪钢筋由12.7毫米马镫。转移负载相邻梁之间通过两个领带棒和剪力键。桥35 - 17 - 6.80建于1967年,43年的服务后,需要更换。更换桥发生在2010年的夏天。
(一)
(b)
这座桥是在SAP2000开发模型。框梁是由梁和壳元素的组合。每个梁单元分配梁的横截面和材料属性框。混凝土的弹性模量是平均绩点40.81 (5919 ksi)确定测试过程中真正的桥。梁的预应力和nonprestressed钢铁被改变截面占,导致每个梁的整体惯性矩的增加从10.34×10−3米4(24851年410.81×10−3米4(25961年4)。为了使梁的横截面属性完好无损,使用惯性矩修饰符。梁元素代表中心线摆放在一个网格梁相邻的所有九个盒子。每个梁元素跨越长度为15.24米(50英尺)和支持心配置。梁的每一行元素是横向间距为91.44厘米(36),代表每个梁的中心线中心线的距离。为了确保偏心负载转移到梁,奠定了梁元素宽度超出面积元素代表了箱形梁截面的宽度。横向载荷转移占桥梁模型中使用弹簧与垂直刚度抵抗线性微分梁之间的偏差。由于连续转动刚度的梁在内部支持真正的桥是占使用梁的一端转动弹簧模型中的元素。弹簧只抵抗旋转strong-axis弯曲的桥梁。获取动态响应的模态阻尼比为5%,假定。 Figure4显示了SAP模型的单跨BR 35 - 17 - 6.80。
拆迁前,全面无损负载测试在桥BR 35 - 17 - 6.80完成(36]。简数据被用来更新桥模型对梁刚度、抗剪键刚度和转动刚度的内部支持单跨。在模型的第一步更新过程中,剪切键刚度是由不同的垂直刚度的弹簧连接相邻梁元素。选择最优剪力键刚度的差异最小化之间的相邻梁模型的微分变位和真正的桥。剪力键刚度确定后,转动弹簧的刚度和梁刚度修改为了匹配之间的变位桥模型和实际的桥梁。转动刚度的弹簧模型中增加均匀,直到变位走近挠度测量。梁刚度调整减少的模量测试期间测量的值(40.81绩点)。模量的降低是用来表示框梁的抗弯刚度的损失,真正的桥。图5显示了偏转比率的比较和实际变形量之间的桥模型和真正的桥,它展示了良好的两组数据之间的协议。梁和剪力键刚度调整以反映混凝土简的行为真正的桥,桥的最后转动弹簧模型被移除。生成的单跨桥模型与固定端条件被代表的破坏状态和用于分析的桥梁。为了获得一个未损坏的桥模型,每个梁的模量,以及每一个垂直的弹簧的刚度,是最大的价值从受损的桥梁模型确定。
(一)
(b)
5。模拟损伤
除了受损桥梁模型确定节中描述的更新过程4,本地和全球的其他组合损伤也被认为是为了评估的有效性提出了损伤指数对各种损伤情况。这些损伤类型进行评估可以单独使用,也可以结合评估的能力提出了指数检测,定位,区分不同类型的损伤。当地的损害是模拟通过减少有限长度的梁元素的模量,它是代表预应力混凝土剥落或恶化链由于腐蚀。全球损伤包括全球梁损伤和全球剪力键的破坏。全球梁损伤模拟通过减少模量均匀梁的整个长度,它是完整的代表成员伤害,可能会造成混凝土退化的成员。这种类型的损坏是明显在BR 35 - 17 - 6.80顶部法兰之间的分层和网络发生了几乎整个的长度在建模跨度梁外之一。全球抗剪键损坏,垂直弹簧的刚度均匀降低。这种类型的损坏可能是由于腐蚀或破裂的剪切梁之间的键。加载过程中观察到这种类型的损坏是BR 35 - 17 - 6.80,差那么大变形量之间发生一些光束。几个损伤病例被认为是基于本地和全球的组合破坏类型和表中列出1。应该注意的是,剪力键2 - 3代表梁2和3之间的剪力键。
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数表示百分比为当地的损害情况下等效模量的减少。 |
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代表剪力键的连接元素被分配很大的初始刚度值。显著降低刚度之间必须达到足够的微分挠度梁元素代表受损的剪力键。因此,剪切键的百分比减少从表中被省略了1。然而,应该注意的是,显著减少是由于采用的建模方法,以及随之而来的微分变位代表那些在桥加载的实际测量。
6。模态参数提取
桥模型的模态参数测定使用强迫振动。激励是一个线性调频信号4.45 kN (1 kip)振幅和2赫兹到130赫兹的频率范围。激励是应用在10.67(35英尺)位置梁5。垂直加速度从桥模型获得9个位置沿长度的梁元素均匀分布。表示位置的示意图的激励应用(红色圆圈所示)和响应数据(黑点)获得了桥模型中可以看到图6。桥梁响应的采样率为1000 Hz。计算中使用的垂直模式CFTM指数测定的响应数据在桥的横向约1.52米(5英尺)的增量。的计算中使用的垂直模式的变化ULS-Curvature指数从响应数据测定在桥的纵向方向沿着光束。模态参数测定使用最小二乘复指数(LSCE)方法。
7所示。结果与讨论
7.1。等效弹性模量
为了验证(10)计算等效模量,在SAP2000模拟进行了一个梁模型。梁模型是基于一个箱形梁的损伤模型BR 35 - 17 - 6.80节中描述4。一些损伤情况下基于局部减少梁的模量被认为是和表列1 - 2所示2。对于每一个当地的模量减少,相当于全球减少模量计算使用(10)(见第3列,表2)。然后,中跨单波束模型的挠度与当地的模量、减少,相当于全球减少模量,决定从SAP2000相同的均匀分布荷载。这项研究的结果发表在表4 - 6的列2,他们表明,中跨挠度使用模是一样的。
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7.2。首先横模方法的变化
为了评估的有效性提出了损伤识别,CFTM指数全桥模型受到了一些损伤情况下两个单损伤类型和组合的伤害类型存在(见表1)。个人伤害类型由单一实例的局部和全局损伤桥梁梁,而组合包括局部和全局梁损伤,以及剪力键的破坏。相比之下,ULS-Curvature的变化计算方法也是同样的损伤情况。结果在下面在个案基础上讨论。
7.2.1。损害案例1
第一损伤情况下应用到全桥模型的模量减少10%由1.52米(5英尺)之间的梁6节6.10米(20英尺)和7.62米(25英尺)的位置()。图7(一)显示了规范化CFTM ()指数策划与梁数量,CFTM指数归一化对峰值。图中的每个曲线代表了指数计算在不同横向位置在桥上(即。1.52米,3.05米,4.57米,等等)。从图7(一),可以看出峰指数出现在梁6。两个峰值代表6.10米(20英尺)和7.62米(25英尺)地点周围的破坏梁6。结果表明,提出的指数能够准确地检测和定位损伤。图7 (b)显示了规范化ULS-Curvature变化()指数策划和沿着梁的距离,改变的地方ULS-Curvature规范化对峰值。图中的每个曲线代表了指数计算(即不同的光束的桥梁。梁,梁2,等等)。从图7 (b),可以看出几种曲线峰值之间的6.10米(20英尺)和7.62米(25英尺)位置,再一次在12.19米(40英尺)的位置,但相对应的曲线梁6并不表现出最重要的改变。结果可能被视为局部损伤梁附近的8 7.62米(25英尺)和12.19米(40英尺)的位置。因此,很难识别和定位损伤梁6使用索引。
(一)
(b)
7.2.2。伤害案例2
伤害案例2由模量减少50%为1.52米(5英尺)之间的梁1节10.67米(35英尺)和12.19米(40英尺)的位置()。图8(一个)显示了指数策划与梁数量,可以看出,所有的曲线梁附近的情节显示增加1。这可以归因于大量减少模光束的中心附近,也影响其他梁桥。然而,相对应的曲线(35英尺)和10.67米和12.19米(40英尺)在梁1位置有最大价值,这是符合应用损伤情况。图8 (b)显示了指数损害案例2。这是观察到相对应的曲线梁1峰在10.67米(35英尺)位置和其第二大值在12.19米(40英尺)的位置。结果,这两个和指数能够显示桥梁损伤检测和定位。
(一)
(b)
7.2.3。损坏情况3
伤害情况3由10%减少梁5沿整个长度的梁。图9(一个)显示所有的曲线在梁5指数峰值,从而表明该方法能够检测和定位全球梁损伤桥。图9 (b)显示了使用结果索引。相对应的曲线梁九峰在7.62米(25英尺)和12.19米(40英尺)的位置,而相对应的曲线梁5代表一个较低的曲线的阴谋。这个结果很可能被解释为当地梁损伤9在7.62米(25英尺)和12.19米(40英尺)的位置,而不是破坏梁的整个长度5。
(一)
(b)
7.2.4。损坏情况4
损伤4代表另一个全球梁损伤情况下,减少了50%的模量在整个长度的梁9。相似的破坏情况3,图10 ()表明全球梁损伤显示本身指数增加所有受损的梁附近的曲线。图10 (b)显示了使用结果索引。相对应的曲线梁9最大峰值的6.10米(20英尺)和7.62米(25英尺)的位置,但它值最低的3.05米,4.57米,10.67米,12.19米(15英尺10英尺,35英尺,40英尺)的位置。此外,大型全球减少梁的作用9模数对其他梁在桥梁事业增加曲线对应于这些光束。因此,它变得更加难以识别梁的损伤是9。另一方面,大型全球减少的影响在其他梁在桥梁的能力索引来检测和定位梁破坏(见图10 ())。
(一)
(b)
7.2.5。损坏情况5
损坏情况5是三种不同的组合当地的损害。它由模量减少50%之间的梁2 9.14米(30英尺)和10.67(35英尺)的位置(),模量减少10%之间的梁5 1.52米(5英尺)和3.05米(10英尺)的位置(),并减少25%的模量之间的梁8 4.57米(15英尺)和6.10米(20英尺)的位置()。图(11日)显示了使用结果指数损伤5例。可以看出,相对应的两条曲线9.14米(30英尺)和10.67(35英尺)位置峰值在梁2,高峰值比那些来自其他曲线,和索引能够检测和定位梁2点伤害。同样,两条曲线对应4.57米(15英尺)和6.10米(20英尺)位置峰值高于其他曲线在梁8情节,从而局部损伤检测和定位的光束。也可以区分相对应的曲线1.52米(5英尺)和3.05米(10英尺)的位置在梁5模量减少10%存在。然而,有几种曲线对应于其他地点在梁5大的值,从而使得它难以检测和定位攻击没有先验知识的伤害发生。这可以归因于的数量和位置损伤梁五,有相对较小的影响整个桥梁响应相比与其他损坏的光束。图11 (b)显示了损伤5例使用结果索引。梁2有山峰指数在9.14米(30英尺)的位置和梁8 6.10米(20英尺)的位置,这是符合桥梁的损伤。然而,相对应的曲线梁5不表现出任何重大改变附近的1.52米(5英尺)和3.05米(10英尺)的位置。再次,后者可以归因于相对较小的影响,梁5损害已经在桥上。
(一)
(b)
7.2.6。损坏情况下6
损坏情况6是一个组合两个当地的损害赔偿和一个全球梁损伤。当地的损害由模量减少50%之间的梁4 6.10米(20英尺)和7.62米(25英尺)地点()和模量减少10%的梁9 9.14米(30英尺)和10.67(35英尺)的位置()。全球伤害减少25%梁的模量沿整个长度2。图12(一个)显示的结果指数显示了峰值附近的所有曲线梁2。此外,相对应的曲线6.10米(20英尺)和7.62米(25英尺)的位置有较大的值比其他曲线梁4的阴谋。然而,没有检测到变化指数在梁9。后者可以归因于小影响梁9损失对整个桥梁响应与其它梁相比损失。图12 (b)显示的结果索引。有山峰指数为梁4 6.10米(20英尺)和7.62米(25英尺)位置和再次为梁9 9.14米(30英尺)的位置。不过,全球损伤梁2是不明确的。
(一)
(b)
7.2.7。损坏情况下7
损伤7例减少模量由10%和30%为整个长度的梁2和9和10.67之间的模量减少25%(35英尺)和12.19米(40英尺)的位置梁4 ()。从图(13日)曲线,可以看出,所有的情节指数峰值梁9,曲线对应10.67米(35英尺)和12.19米(40英尺)在梁位置有比较大的值4。不过,全球损伤梁2是不明确的,尽管所有的小变化斜率曲线在这个位置。斜率的变化有点蒙面的价值的增长曲线对应10.67米(35英尺)和12.19米(40英尺)的位置在梁4。图13 (b)揭示了指数能够识别全球损伤梁9和当地梁损伤4,但全球损伤梁2是没有检测到。然而,应该注意的是,可能会有一些困惑的解释结果,为曲线梁1,3,5还达到10.67(35英尺)的位置与价值仅略低于梁4。
(一)
(b)
7.2.8。损坏情况下8
损害案件8是结合当地梁破坏,全球梁破坏,全球抗剪键的破坏。全球梁损伤由梁的模量减少25% 3和揭示指数曲线的峰值在所有梁3,如图(14日)。当地梁损伤是由之间的模量减少50% 3.05米(10英尺)和4.57米(15英尺)在梁3 (),可以确定相应的价值的增长曲线梁3相比其他曲线的阴谋。最后,全球抗剪键损坏剪力键6 - 7(梁6和7之间的关键)可能被斜率的变化在所有梁6和7之间的曲线。的结果指数图所示14 (b)和表明,唯一的损失可能确定使用这个指数之间的局部损伤梁3 3.05米(10英尺)和4.57米(15英尺)的位置。
(一)
(b)
7.2.9。损坏情况下9
损伤情况下9是结合全球剪切梁损伤和两个关键的损害。全球梁损伤由梁1模量降低30%,和剪力键的破坏是在剪切键2 - 3和8 - 9。从图(15日),全球梁损伤显然是可识别的索引作为情节中的所有曲线峰值在梁1。此外,键之间的剪力键损坏2和3显示自己是一个变化的斜率的曲线梁2和3之间的阴谋。然而,钥匙8和9之间的剪力键的破坏是不明显的阴谋。这可能归因于较大影响,全球损伤梁1对桥的总体响应。图15 (b)显示了使用结果索引。有一个峰值对应的曲线梁9,可以解释为当地或全球损伤梁。没有其他可识别的损伤桥梁使用该索引。结果,索引错误地识别损伤的类型与这相关的桥梁损伤情况。
(一)
(b)
8。结论
在目前的工作,提出了一种新的损伤识别方法探测、定位和识别不同损伤类型的预应力箱形梁相邻桥。该方法是基于第一个垂直的变化模式从桥的横向方向。使用该方法的优势是当地桥梁损伤和全球桥梁损伤和局部损伤指数显示。此外,结果表明,不同类型的损伤指标有不同的影响,从而使损伤类型的分化。该方法证明了从有限元模型获得垂直加速度响应数据和实际的桥梁postdamage状态。几个损伤病例被认为是包括当地的梁,梁和全球剪力键的破坏。使用CFTM指数进行比较的结果与另一个现有的损伤指数,均布荷载的变化表面曲率(摘要)。
结果表明,对于大多数损伤情况下,CFTM指数能够检测,定位,区分不同的损伤类型。然而,有一些例外的低水平损害损失相对较小的影响在整个桥梁响应。应该注意的是,在这种情况下,这座桥有更重大的伤害,通过索引了。而理想的损伤指数将识别所有损坏桥,识别最重要的损害将是最高的优先级。与ULS-Curvature指数表明,CFTM指数的变化能够提供更清晰的图片损坏的桥。尽管ULS-Curvature指数的变化有效地定位大多数当地的损害赔偿和一些全球伤害,不能够清楚地识别剪切键损坏,有时候错误地识别损伤桥。最后,应该注意的是,在目前的工作提出CFTM方法评估一个特定类型的桥:邻桥箱形梁。这种类型的桥展览显著的横向刚度,这可能影响损伤识别方法的有效性。此外,执行计算的模态特性在没有噪声的响应数据的桥梁。是公认的噪音可能有不利影响的能力方法准确地探测、定位和识别桥梁结构的损伤。 Future work will focus on evaluating the CFTM method for other bridge types and using bridge response data with noise added at a reliable signal-to-noise ratio.
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
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