常时微动测试在汶川地震甘肃灾区建筑结构震害调查中的应用

为了调查2008年5月12日汶川MS8.0大地震所造成的建筑结构震害和次生地质灾害特点并研究其破坏机理,本文开展了对甘肃灾区部分典型场地和房屋的常时微动测试与分析研究.结果表明不同震害程度房屋的常时微动测试结果与其实际破坏情况有着良好的一致性.     

常时微动测试在抗震设计上的应用

简要介绍了常时微动的基础知识、分类、研究现状及其在抗震设计工程中的应用。     

基于EMD方法与RBF神经网络的结构损伤检测

针对结构损伤检测中损伤的识别、定位以及程度的标定这三个独立并按一定先后顺序进行的检测过程,提出了一种能将以上三者同时进行的联合检测方法。该方法首先利用经验模态分解(EMD)方法将三层钢筋混凝土剪切型结构在各种损伤工况下的顶层地震作用加速度响应分解为若干固有模态函数(IMF)分量,然后以此IMF分量和未经EMD分解的原始加速度响应数据来构造损伤标识量,作为特征参数依次输入到径向基函数神经网络(RBFNN)中进行损伤检测。给出了应用此方法的具体步骤,通过仿真实验证明了利用该方法进行结构损伤一次检测的可行性和有效性,结果表明,由加速度响应经EMD分解而得到的IMF分量输入到RBFNN中能够更为精确地一次检测出结构所有损伤信息,并且RBFNN在结构损伤损度大时具有更好的检测效果。     

基于应变模态的结构损伤定位方法

针对简支梁的单一位置及其多位置损伤，利用结构有限元分析软件计算得到简支梁的位移模态，再通过应变和位移之间具有一阶导数的关系，对简支梁进行了应变模态分析。结果表明，应变模态对损伤比较敏感而位移模态对损伤不够敏感；当损伤发生在应变模态的节点处时，损伤不易被识别，但是可以结合多阶应变模态进行损伤识别。最后对应变模态法的工程实用性进行了评价。     

基于灵敏度分析的结构损伤识别中的传感器优化配置

本文提出了结构损伤识别中的传感器测点优化配置的方法。该方法是通过仅考虑结构刚度变化的结构特征灵敏度分析，以结构各自由度的损伤信息为条件，计算出结构的Fisher信息阵，并且考虑到Fisher信息阵的逆阵可能不存在，而将Fisher信息阵对应于每个自由度进行分解，通过计算每个分解的Fisher信息阵的迹而确定每个自由度含有的损伤信息的多少，从而从结构的全部自由度中去掉那些含损伤信息少的自由度。建立直接利用结构不完整的实测模态来定位结构的损伤，避免结构模态扩阶带来不必要的误差。最后，通过数值算例表明，该方法能有效地识别出结构的损伤。     

多尺度合成信息量在形变观测资料异常识别中的应用

经验模态分解的主要思想是把时间序列分解成一组不同尺度的、内在的、客观的固有模态函数,该函数具有调频调幅稳态性质,相当于窄带滤波结果,可获得具有频带属性信息,可满足形变信息量计算中客观的统一的预处理设想,又能兼顾各频段异常信息的多尺度提取与最大化有效挖掘的目标.     

基于微动技术探测盆地浅部地层速度结构1

本文介绍了利用微动技术探测地表浅层速度结构的方法,并在江苏常州地区一个凹陷盆地内进行了一次野外台阵观测试验,采集场地数据的质量良好.利用空间自相关法得到了不同半径下的自相关函数曲线,该场地的自相关函数显示,对于半径较大的台阵,其自相关系数较好;根据自相关函数提取了场地的频散曲线.通过设定初始模型,利用邻域反演算法得到了该场地的基本速度结构和各层深度分布范围;最后通过与场地附近的人工地震剖面进行对比分析表明,试验结果所揭示的土层结构与浅层人工地震勘探解释结果接近.     

基于微动技术的综合探测体系在乌鲁木齐城市地下空间精细化探测中的应用研究

城市地下空间的安全、合理利用对城市发展和地质环境保护具有重要的战略意义.乌鲁木齐市位于天山北部山前冲积扇,区内以卵砾石为主的覆盖层厚度变化范围大,第三系基岩受区域构造控制,空间形态复杂,区域断层多呈现隐伏形态.同时,乌鲁木齐市煤炭资源丰富,由此产生的“老、乱、小”采空区严重威胁城市地质安全.为查明区内各类地层、构造及不良地质体的空间位置,需采取地球物理多方法联合勘探以实现地下空间的精细化探测.本文以乌鲁木齐市四类典型地质体为探测目标,综合应用多种地球物理探测技术,结合地质先验信息分析评价了每种探测方法的有效性和局限性,建立了乌鲁木齐城市地下空间精细化探测体系,为其他内陆型城市地质调查工作提供依据和借鉴．     

小波分析在结构损伤识别中的应用

为提高结构损伤识别方法的准确性和适用性,将小波分析引入到结构损伤识别中。本文首先介绍了小波分析的基本原理,然后详细论述了小波分析用于结构损伤识别的三种方法:基于时域响应的方法、基于空间域响应的方法和小波分析与其他方法联合使用,接着分析了各种方法的应用现状、适用范围和存在的问题。通过比较可以看出小波分析用于结构损伤识别有着广阔的应用前景,本文最后针对进一步研究的方向提出了五点建议。     

既有大跨度混凝土拱桥震害机理分析

以汶川地震中遭到严重破坏的金花大桥作为工程实例,基于现场震害调查资料和数值分析来研究金花大桥地震破坏机理。现场震害调查发现,金花大桥震害主要集中在主拱肋和拱上立柱,表现为混凝土开裂和拱上立柱环向裂缝等。数值分析结果表明,在地震荷载作用下主拱肋的拱脚截面抗弯能力比地震需求小,会出现弯曲破坏,拱顶截面抗震能力满足抗震需求;8#拱上立柱在柱底会发生弯曲开裂。数值分析结果与震害调查具有一致性,可为大跨度拱桥抗震设计提供参考。     

基于运营环境和提升小波变换的桥梁损伤检测研究

根据损伤桥梁在车辆荷载作用下的动力响应特点,以及提升小波变换对信号突变信息的放大功能,提出了利用桥梁运营荷载作用下加速度响应提升小波变换系数的分布特性对结构损伤进行识别的方法。首先,采集桥梁在行车荷载作用下的加速度响应信号;然后,对加速度响应信号进行提升小波变换,分别利用加速度响应信号、加速度响应信号差,提升小波变换系数空间变化的峰值识别损伤位置;最后,对行车速度、损伤位置、损伤程度和测量噪声对损伤识别效果的影响进行了分析讨论。结果表明：在行车速度8m/s以下、测量噪声不高于5%情况下,利用运营荷载作用下桥梁单点动力响应信号提升小波变换,可以实现桥梁多处损伤的检测和识别。     

福建泉州古石塔结构动力特性测试与分析

采用中国地震局工程力学研究所研制的SLJ-100型三分向力平衡加速度计,进行泉州东、西塔结构脉动反应测试和模态分析,可为同类古塔的测试和研究提供参考;提出了砖石古塔自振周期的计算公式,可为砖石古塔的抗震计算、鉴定及抗震加固提供一定的参考依据.     

紫下大桥安全检测与评价方法研究

钢桥因具有跨径大、承载能力强、施工工期短等特点,被世界各国广泛采用,但在使用过程中,由于重载甚至超载车辆的反复作用、自然灾害的侵袭及交通事故等人为因素的作用,经常造成桥梁损伤和局部破坏,导致桥梁承载能力和耐久性的降低,甚至影响到运营的安全。本文建立了钢拱桥的健康检测和安全评价方法,采用防腐涂层厚度测定、结合强度测定、无损探伤和动静载荷试验等手段对紫下大桥健康状况进行了检测,采用不确定层次分析法对大桥进行了安全评价,提出了处理意见和措施,为既有钢拱桥的健康检测、评价和维护积累了有益的资料。     

基于分布式应变监测的大跨度斜拉桥结构损伤探测

结构损伤具有典型的局部性质,通常表现为局部应变的异常。结构应变的分布式监测与损伤敏感特征分析,是实现大跨桥梁损伤探测与定位的理想途径之一。但是,由于环境噪声的影响,对分布式应变信号的监测往往不能准确反映结构出现的损伤状况。因此,提出了通过小波变换对分布式光纤测试的斜拉桥桥面应变分布进行多尺度分析的方法。这种方法可以克服分布式光纤应变监测信号受观测噪声和空间分辨率平均效应的不利影响,准确地确定空间域信号奇异点在桥面的位置。同时,在实验室建立了比尺为1∶150的模型斜拉桥。通过对斜拉桥数值模型与物理模型试验结果的分析和比较,验证了所提出方法的有效性。     

某异型钢管混凝土拱桥地震反应分析

本文以某异型钢管混凝土拱桥为研究对象,通过ANSYS建立了结构的空间有限元模型,计算和分析了该桥的动力特性。同时,通过MATLAB程序生成拟合规范反应谱的人工地震波,并运用时程分析法计算了该桥在一维和多维输入下的地震反应,分析了该桥的地震反应规律,为钢管混凝土拱桥的抗震性能分析提供了一定的依据。     

岷县漳县6.6级地震黄土场地放大效应地脉动测试研究

2013年7月22日甘肃岷县漳县MS6.6级地震在极震区出现了黄土场地放大效应,为了从理论上解释黄土场地放大效应的原理,本文利用地脉动测试了极震区2个典型的黄土场地进行研究。结果发现:在黄土覆盖地区场地卓越频率特征显著,即在同一区域内山顶卓越频率较低,集中在1～2Hz,山沟卓越频率较高,集中在3～6Hz;同时,黄土场地随着高程的增加表现为厚黄土分布特征,其场地卓越频率在1.3～1.8Hz,与地震观测波的卓越频率1.0Hz接近,呈现出较明显的场地放大效应。结果与实际受灾情况相符。     

中承式钢筋混凝土拱桥自振特性分析

利用有限元通用软件ANSYS,对一中承式钢筋混凝土拱桥进行了结构自振特性的数值模拟分析,求出了自振频率、振型等动力参数,对其模态特征进行了描述,并通过变换拱桥的主要结构参数对比分析了它们对结构自振特性的影响.结果表明:自振频率随矢跨比的减小略有提高;横撑有助于增强拱肋的横向刚度,减小拱肋面外振动,提高抗风稳定性;各振型的自振频率值随拱肋刚度的提高近似成线性增大,可以通过改变拱肋刚度来调整其自振特性.研究结果可以为同类桥梁的抗震设计提供参考.     

多点激励下大跨度连续钢桁架柔性拱桥空间地震响应分析

基于多自由度空间结构体系地震响应分析的基本理论,利用ANSYS建立空间有限元模型,采用动力时程分析法分析某大跨度连续钢桁架柔性拱桥在一致和非一致激励作用不同地震工况下的空间地震响应。研究结果表明:非一致激励作用下,拱肋轴力、主桁弯矩峰值出现在拱脚和边墩附近;地震波组合输入较其单向输入拱脚轴力和面内弯矩最大分别可达1.28和8.32倍;非一致输入较一致激励作用拱脚轴力和面内弯矩分别可达2.5和8.4倍;地震波横向输入较纵向输入横向位移峰值比可达2.4倍,纵向输入较横向输入纵向位移峰值比可达2.6倍;结构的支座形式对结构构件地震响应结果也有一定影响;建议大跨度钢桁拱桥抗震设计应充分考虑地震波的空间和时间效应。     

改进曲率模态识别桥梁损伤位置方法研究

结构健康监测和结构状态评估的主要前提之一是结构损伤识别。基于曲率模态对结构局部损伤比较敏感和频率指标测试简单方便、精度高的特点,本文提出了一种以结构的曲率模态为基础,综合考虑频率的变化的改进的结构损伤识别方法。随机子空间方法是一种行之有效的基于环境激励的结构状态识别方法。该方法的主要优点是无需人工激励,不中断桥梁的运营。为此,论文提出了一种不中断桥梁运营的基于改进曲率模态的桥梁结构损伤识别方法。最后用一三跨连续梁的有限元模型对该改进方法进行了验证。结果表明,采用随机子空间结合改进的曲率模态方法可以在不中断桥梁运营的前提下有效地识别出桥梁的损伤状况。