中下承式拱橋建模與損傷識別（簡體書）

《中下承式拱橋建模與損傷識別》可供橋梁、建筑結構、交通、力學、水利等工程領域的技術人員參考，也可供相關專業的老師、學生學習參考。

第1章 概述
1.1 橋梁結構健康監測技術
1.2 結構損傷識別技術研究概況
1.3 中、下承式拱橋吊桿張力測定技術研究概況
1.4 中、下承式拱橋健康監測與損傷識別技術亟待研究的幾個問題
第2章 中、下承式拱橋結構特點與吊桿系張力計算
2.1 中、下承式拱橋結構特點
2.2 中、下承式拱橋吊桿系張力計算
2.3 實例分析
第3章 結構振動分析的矩陣攝動基本理論
3.1 矩陣攝動理論基礎
3.2 單元矩陣攝動的顯式表達式
3.3 單元矩陣攝動的基本動力學公式
3.4 計算實例
第4章 基于頻率變化與單元矩陣攝動理論的結構損傷識別方法
4.1 模型修正的相關理論
4.2 結構損傷識別的數學模型
4.3 模型誤差與測量噪聲對結構損傷識別的影響
4.4 模型修正與結構損傷識別的算法
4.5 結構損傷識別的聯合篩選算法
第5章 結構損傷識別的單元矩陣攝動方法實驗證明
5.1 結構損傷識別的實驗方法
5.2 結構單損傷時單元質量增加與剛度減少的等價關系
5.3 采用附加質量模擬結構損傷的動測識別實驗
5.4 簡支鋼梁附加質量模擬結構損傷動測識別實驗
第6章 中、下承式拱橋損傷特點與有限元模型
6.1 中、下承式拱橋的損傷特點
6.2 鄭州黃河二橋主橋有限元初始模型
6.3 鄭州黃河二橋主橋有限元基準模型
第7章 基于頻率和振型攝動識別梁式構件損傷
7.1 基于頻率和振型攝動的結構損傷識別方法
7.2 基于頻率和振型攝動的結構損傷識別方程組的構成
7.3 計算實例
第8章 復雜邊界條件下吊桿張力計算
8.1 振動頻率法測試吊桿張力的基本理論
8.2 復雜邊界條件下吊桿張力與橫向振動頻率關系的隱式表達式
8.3 吊桿參數的確定
8.4 吊桿邊界參數靈敏度分析
8.5 簡單邊界條件時吊桿張力計算
8.6 復雜邊界條件下吊桿張力與橫向振動頻率關系的顯式表達式
8.7 計算實例
第9章 中、下承式拱橋吊桿損傷識別
9.1 吊桿損傷對吊桿系內力和橋梁位移的影響
9.2 吊桿損傷識別方程的構建與求解
9.3 鄭州黃河二橋主橋吊桿損傷識別實例
第10章 中、下承式拱橋健康監測
10.1 鄭州黃河二橋主橋健康監測流程
10.2 鄭州黃河二橋主橋健康檔案的建立
10.3 鄭州黃河二橋主橋健康狀態評估實例

4.2 結構損傷識別的數學模型
結構損傷識別與模型修正有著密不可分的關系，基于單元矩陣攝動理論的結構損傷識別，首先利用結構損傷前的測試數據修正初始模型，將修正后的模型作為基準模型，計算結構特征對的一、二階攝動，然后再利用結構損傷前后測試數據差反演結構的損傷識別參數，反演結果可以作為模型再次修正的輸人參數。
損傷識別和模型修正二者解決問題的目標不同，因此方法也不完全相同。結構的損傷識別有自己的特點，如局部損傷不會導致單元剛度的增加、不引起荷載路徑的改變，一般單元質量也不發生變化等，下面根據土木工程結構損傷的特點，建立結構損傷識別的數學模型。
基于單元矩陣攝動理論進行結構損傷識別的思路是：
（1）量化損傷。基于結構動力學模型的損傷識別應首先建立結構的物理參數、模態參數、損傷識別參數三者之間的關系，對于結構的物理參數、模態參數無須定義，對于損傷識別參數必須在識別之前明確定義。
（2）損傷的基準。基于模型的損傷識別，損傷前的模型應是經過修改后的精細模型，認為模型的力學特性是結構損傷前特性的真實反映，即fA=fr，為區別損傷后的測試量，記損傷前的fr記為fn，以此為基準界定損傷。
（3）采用常規的單元劃分方法。一般單元數量較大，會存在測試量對單元損傷不敏感，方程未知量過大等問題，為此，應建立便于損傷識別的單元模型。
（4）損傷的數學表達。在結構沒有發生人為改變的情況下，當再次測試的力學特性量fr2（如λ，φ等）fr1與不一致時，認為結構發生了損傷，按單元矩陣攝動理論，這個損傷是由損傷識別參數ε的攝動引起的，損傷前后模型的力學特性攝動量△fA(ε)=△fr，△f=fr2-fr1，并由此建立損傷識別方程。
（5）根據具體情況添加約束，求解方程，得出損傷識別參數ε。ε的大小反映了結構損傷的程度，角標反映損傷的位置。
4.2.1 結構損傷識別單元模型
1）損傷識別單元模型的提出
（1）結構的離散化模型一般采用有限元模型，但是對于大型、復雜結構，有限元模型的單元數量一般都在量級以上，而能準確測試的結構固有頻率階數一般在10階左右。若在既不知損傷位置，又不知損傷程度的情況下，賦予每個單元一個損傷識別參數εi，這樣，以10個左右的方程求解成千上萬個未知量，無論用什么方法求解,其結果都是不可靠的，因此直接用結構的有限單元模型進行損傷識別，對于大型、復雜結構是不恰當的。