将多高层房屋结构简化为周期剪切模型,运用周期结构原理和波导纳方法推导出当结构发生损伤时结构振型及其振型斜率和振型曲率的具体表达式,进而得到了周期结构模态参数的敏感性。分析表明这些振动参数的敏感性与结构参数无关,即不需要知道原始结构的物理参数就能确定敏感性系数,并以20层建筑结构为例说明了仅用一阶振型斜率和振型曲率就可以精确地进行损伤定位。
根据实测振动数据进行结构的模态参数识别,应用相关模态指标评价结构的损伤状态,已在结构健康监测领域广泛应用。研究将基于振动的结构损伤诊断方法应用于水利工程领域具有重要理论意义和实际工程应用价值。本文针对水工混凝土结构及其振动响应特征,研究了结构损伤诊断的常用模态指标的计算方法,对几种典型模态指标对水工混凝土结构损伤的敏感性进行了研究。采用三种不同的激励信号,根据有限元动力时程分析,计算带缝重力坝的振动响应,并计算各种模态指标。通过对比发现坐标模态置信因子(coordinate modal assurance criterion,COMAC)和Lipschitz指数对结构损伤的敏感性更高。通过某重力坝一个坝段的物理模型,进一步验证了COMAC和Lipschitz指数的损伤敏感性。本文相关研究成果可为应用模态指标进行水工混凝土结构损伤诊断的研究与应用提供参考。
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