[01560152]建筑结构质量的动态无损检测系统研究

该项成果采取理论与试验结合、多学科交叉综合的研究路线，以危害性最大的梁结构裂缝损伤为对象，首次提出了两种新的动测理论方法-概率应变能法和虚拟柔度矩阵法；进行了系统的动力有限元分析和两种动态测试，获得了翔实数据，运用神经网络的最新进展，构建了BP模型，可实现智能化损伤识别。在国内外首次提出结构损伤检测的概率应变能法，突破了通常把动测损伤识别作为确定性分析的传统模式，将其提升到基于概率统计理论的不确定性分析的新领域，其识别能力强、物理意义清晰、算法简明，克服了在略去高阶模态时引入人为加权系数等难点，工程化、实用化潜力大。首次提出结构损伤检测的虚拟柔度矩阵法。运用施加虚拟力的方法，导出构件各单元广义应变由损伤引起的变化率，直接构造柔度矩阵变化与损伤单元二者之间的关联规律，判识裂缝位置和裂缝深度，从理论上解决了现有柔度矩阵法的矩阵元素值过小、易为噪声淹没、难以定位的难题，仅需前几阶模态即可达到较高精度，方法物理意义简明，计算便捷，经数值分析和动测数据检验，识别精度较高，为其实用化创造了可靠基础。发展构建了损伤识别的神经网络BP模型，为动测的数据处理和损伤识别提供了智能化方法和手段。经试验与计算数据检验，该神经网络模型使用方便，功能强，精度得到有效提高，具有实用价值。依据动力试验相似理论，完成了梁结构裂缝损伤动力模型试验，进而完成了钢筋混凝土原型梁的现场动测，使用两套设备相互校验，测试数据翔实可靠，结果合理可信，为理论方法的深入研究和检验提供了可靠的数据基础。采用变时基法进行采样，较好地解决了脉冲激励与响应的特征时间与特征频率差异过大的问题，可显著提高捕捉瞬态信号和时域与频域波形的能力。从理论方法、损伤指标、测试技巧，到智能化损伤识别算法，构成了检测识别能力明显提高的动测技术集成系统，较全面的推动结构动测技术的发展达到新水平。该项成果形成了结构动测的新颖的技术集成系统，经过进一步的应用检验和改进，可望提高到实用化水平，并应用于建筑结构的无损检测，应用前景广阔。