接合梁の損傷同定逆問題と固有値問題

节点梁损伤识别反问题和特征值问题

基本信息

批准号：
20654009
负责人：
中村玄
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、橋梁の基本ユニットである鉄梁とコンクリート梁が接合された接合梁の損傷の非破壊検査法に関するものである。計測データは、インパクトハンマーテストで得られる約3～5個程度の固有値と固有関数の鉛直変位成分である。そしてデータ解析手法に用いるモデル方程式は、接合梁の振動方程式である。橋の損傷は、このモデル方程式のある係数(以下ボルト係数とよぶ)の値の低減として表される。ボルト係数は二つの係数kとμからなる。kとμはそれぞれ鉄梁とコンクリート梁を接合するボルトのせん断剛性と軸剛性に相当する。データ解析手法は、理論解析により得られたモデル方程式の固有値と固有関数の鉛直変位成分の摂動公式を用いた最小二乗汎関数(データ値に対するモデル方程式を用いた理論計算値の残差の二条)の最小化に基づく。前年度より開始した数値データに対するデータ解析の知見を基に、平成22年度は実験データに対して本研究のデータ解析手法の有効性を検証した。即ち接合梁に人為的に4段階の損傷(段階が上がるごとに損傷の程度は大きい)を加え、それぞれの損傷段階の計測データに対して本研究のデータ解析手法を適用した。その結果、損傷レベル3以上では、μの同定値に明らかな低減が見られ、損傷箇所の特定とμ値の低減同定に役立つことが分かった。しかしkの同定値は、振動しておりk値の低減を明確に特定するだけの信頼性は得られなかった。有効性の検証に関しては、本研究のデータ解析手法は、実用的な手法になり得るとの結論である。

本研究涉及节点梁损伤的无损检测方法，节点梁是桥梁的基本单元，即钢梁和混凝土梁。测量数据由冲击锤试验获得的特征函数的约3至5个特征值和垂直位移分量组成。数据分析方法中使用的模型方程是粘结梁的振动方程。桥梁损伤表现为该模型方程中某个系数（以下简称螺栓系数）值的减少。伏特系数由两个系数k和μ组成。 k和μ分别对应于连接钢梁和混凝土梁的螺栓的剪切刚度和轴向刚度。数据分析方法是利用理论分析得到的模型方程特征值的摄动公式和特征函数的垂直位移分量（利用模型方程对数据进行理论计算值的两段残差）进行最小二乘泛函值）基于最小化基于前一年开始对数值数据进行数据分析的知识，2010年我们对实验数据验证了本研究数据分析方法的有效性。即我们人为地给节点梁添加了四个损伤阶段（损伤程度随每个阶段而增加），并将本研究的数据分析方法应用于每个损伤阶段的实测数据。结果，在损伤等级3以上时，μ的识别值明显降低，发现该方法对于识别损伤位置和降低μ值是有用的。然而，k 的识别值存在波动，并且不够可靠，无法清楚地识别 k 值的下降。从有效性验证来看，本研究的数据分析方法可以作为一种实用的方法。