基于动力的结构损伤识别方法研究综述
摘要：结构损伤识别问题是桥梁健康监测的基础和重要组成部分，其对于桥梁结构的安全性和可靠性具有重要的影响，在众多的结构损伤识别方法中，基于动力的结构损伤识别方法凭借其一系列独特的优点成为当前国内外研究和发展的热点。该研究能适合工程实际应用，并且损伤识别结果可靠准确，该方法具有十分重要的现实意义。本文介绍了国内外近年来较为成熟的结构损伤动力特性识别方法。
关键词：损伤识别；健康检测；动力特性
Research on Structural Damage Identification Based on Dynamic
Abstract：Structural damage identification is the basis and important part of bridge health monitoring, and it has an important influence on security and reliability of the bridge.Among the numerous methods of structural damage identification,the structural damage identification method based on dynamic with its unique advantage is becoming a hot spot of current research and development at home and abroad.This study can be suitable for engineering application,and the damage identification result is reliable and accurate,the method has very important practical significance.Some mature methods of structural damage identification based on the dynamic characteristics at home and abroad in recent years were introduced in this paper.
Key words：Damage identification;Health detection;The dynamic characteristics
0 引言
结构损伤识别不仅仅是单纯意义上的对损伤的诊断和修复，它更积极的意义
在于使人们重新认识结构的特征，并指导设计人员对以后的类似结构进行修改和
重新设计。在工程上，大部分结构损伤的产生都是由于长期外界因素的作用而累
积形成的疲劳失效。损伤的位置可能是受影响最剧烈的位置，可能是自身的材料
缺陷导致，也可能是结构设计中最薄弱的环节，这些因素往往是结构设计中没有
考虑到的。从这个角度上来看，损伤识别的结果可被用于探寻结构中较刚度和强
度薄弱的区域，对结构的后续设计具有重大的指导意义。此外，我国正处于社会
建设的全面发展时期，大批原有的工程结构需要进行损伤评估。对于轻微损伤的
结构，进行及时的补救，使之满足生产生活的需要；对于严重损伤的结构，进行
二次再利用，发挥其仍有的价值。这与现如今提出的绿色、节能、低碳的可持续
发展战略也是相适应的。因此，损伤识别不仅是一门重要的实验科学，同时对现
今社会的发展也具有重大的实际意义。
完整意义上的结构损伤识别包含以下四个任务：(1)判断结构是否存在损伤。
通常需要对结构进行长期的监测，或者事先获得该结构健康状态下的损伤评判指
标；(2)损伤的定位。在确定结构发生损伤后，采用损伤定位指标来确定损伤发
生的具体位置；(3)损伤的程度分析。该问题可以分为相对损伤程度和绝对损伤
程度识别。相对损伤程度可以通过不同时期对损伤结构进行检测，并对多次检测的评判指标进行比较得到。绝对损伤程度识别，即损伤的定量分析，则需要该结构健康状态下的损伤评判指标；(4)评估结构损伤后的剩余服役寿命。
1 桥梁结构损伤动力检测技术的研究现状
基于动力测试的桥梁损伤检测方法属于整体损伤检测技术，它可以获得结构的全面信息，尤其结构的隐蔽部位，而且检测结果的准确程度较少的依赖于检测者的工程经验和主观判断，可以对结构的安全储备及退化的途径做出系统的评估。
基于动力测试的桥梁损伤检测方法分三个层次：
第一，判断结构有无损伤；
第二，确定结构的损伤位置；
第三，标定结构的损伤程度。
基于动力测试的桥梁损伤检测方法是近二十年来国内外研究比较活跃的损伤识别方法，是基于结构物的刚度、质量以及材料物理参数的对应关系上。基于结构动力特性的损伤识别方法大致可以分为两类：(1)无模型的损伤识别方法，它们不使用结构模型，属于这类方法的有，基于FRF的波形损伤识别指标方法，包括Waveform Chain Code(WCC，其中又包括量测FRF的斜率差和曲率差)，Aptive Emplate Ethods(ATM)和Signautre Assurance Cretiria(SAC)。此外还有人工神经元网络、ARMA模型、模型识别等。(2)有模型的损伤识别方法，它们使用结构的有限元模型进行损伤识别。这类方法又可分为两种：基于模态参数的损伤识别方法和直接的系统损伤识别方法。
基于模态参数的损伤识别方法可分为两步，首先通过振动测试进行模态参数(自振频率、振型、应变模态等)识别，然后通过模态参数识别损伤。第二步工作又有两种方法，一是通过损伤识别指标来进行损伤识别，由于模态参数对损伤不敏感，于是人们试图对模态参数进行加工，以提高其对损伤的灵敏度，定义了损伤识别指标后，可把它当作结构动力指纹，通过比较完好状态的结构动力指纹和受损状态的结构动力指纹来对结构进行损伤识别。常用结构的动力指纹有曲率模态差、柔度矩阵差和应变模态差等方法。由模态参数识别损伤第二步工作的另一种方法是由模态参数确定结构的刚度矩阵的变化，是一种形式的参数估值问题。直接的系统识别方法则直接由结构的反应确定结构的刚度矩阵，是另一种形式的参数估值问题。因为参数估值问题是由结构的反应推断结构参数，就是由方程组的解反求方程组的系数。这在数学上都是不定问题(方程数少于未知数)，只能通过使人为定义的误差函数最小来求解。一般由结构模型的总自由度向测量自由度进行Guyan缩减后，建立误差函数，使之最小而求刚度矩阵中的各元素。
常用的基于动力测试的桥梁损伤检测方法有：(1)三个基于FRF波形的损伤
识别指标；(2)基于振型的结构损伤识别法；(3)基于固有频率的损伤识别；(4)基于神经网络的结构损伤识别方法；(5)基于灵敏度的结构损伤识别方法；(6)基于应变模态和应变能的损伤识别方法
2 基于动力的结构损伤检测方法
1.基于固有频率变化的损伤识别方法
固有频率是振动测试中最容易获得的指标之一，而且测试精度较高。20世纪70年代中期，Cawley和Adams就开始研究自振频率和损伤之间的关系；到80年代中期，提出了一种确定损伤位置和估计损伤程度的方法，损伤识别的结果是通过实测结构的自振频率和理论自振频率比较得出的。基于固有频率变化的损伤识别方法的识别指标主要有频率差和固有频率变化比。该方法的不足之处是：(1)固有频率是一个全局量，不同的结构损伤形式可能产生相似的频率变化，只能发现损伤，但无法确定位置；(2)频率变化对结构损伤有时不十分敏感，无法识别小损伤。
2.基于振型变化的损伤识别方法
虽然振型的测试精度低于固有频率，但振型也包含了与结构状态有关的信息。利用振型变化识别结构损伤的方法很多，常用的方法有：
(1)模态置信度判据法。该方法利用模态置信判据进行损伤识别，如MAC和COMAC其原理是：当损伤未发生时，模态置信度判据为一；一旦损伤发生，由于振型的变化，模态置信度判据不等于一。
(2)模态正交法。该方法利用模态的正交条件进行损伤识别。当结构无损伤时，模态满足正交条件；当结构发生损伤时，则模态不满足正交条件。该方法要用到模型矩阵，如刚度矩阵和质量矩阵，涉及到测量模态的插值扩阶或模型缩聚问题。
(3)振型曲率法。如果结构出现损伤，则损伤处的刚度会降低，而曲率会增大。振型曲率的变化随着结构损伤的增大而增大。因此，可以根据振型曲率的变化确定损伤发生的位置，这种方法以振型曲率作为定位参数。
(4)振型变化图形法。该方法是以振型相对变化量作为定位参数，即损伤前后振型的差值与损伤前振型的比值。当发生损伤时，受到影响的自由度上的振型相对变化量在损伤区域内就会出现比较大的值。所以利用振型相对变化图可以识别损伤的位置。
上述基于振型变化的损伤识别技术在应用中面临着测量振型不完整(包括测量的振型个数少于分析模型的个数和测量的自由度个数少于分析模型的自由度数)和噪声等问题的影响。
3.基于柔度变化的损伤识别方法
基于柔度变化损伤识别方法的主要原理是：在模态满足归一化的条件下，柔
度矩阵是频率的倒数和振型的函数，即低阶振动的模态和频率信息在柔度矩阵中所占的影响成分很大。随着频率的增大，柔度矩阵中高频率的倒数影响可以忽略不计，这样只要测量前几个低阶模态参数和频率就可获得精度较好的柔度矩阵。根据获得损伤前后的二个柔度矩阵的差值矩阵，求出差值矩阵中各列中的最大元素，通过对比每列中的最大元素就可找出损伤的位置。Pandey和Biswas提出了基于结构测量柔度矩阵的变化进行结构损伤检测和定位的方法。
大量研究表明，结构柔度矩阵在低阶模态条件下包含了有关结构特性的丰富信息，为低阶模态条件下的结构损伤识别提供了一种新的有效途径。但是在数据不完整、不精确的条件下，基于柔度阵的结构损伤识别方法的研究目前还是比较少。为了充分利用柔度矩阵的低阶模态敏感特性，仍需要进一步更深入地开展基于柔度矩阵的结构损伤识别研究。
4.基于刚度变化的损伤识别方法
当一个结构发生损伤时，刚度矩阵一般提供的信息比质量矩阵多，因为结构发生较大的损伤时，其刚度将发生显著的变化，根据刚度变化的大小进行结构损伤直接定位。与总体柔度矩阵不同，总体刚度矩阵是叠加量，总体刚度矩阵的变化必然意味着观测节点的邻域有损伤存在。也就是说，总体刚度矩阵的变化比总体柔度矩阵的变化在理论上更适合于定位损伤。
理论和仿真结果都证实，要确保基于刚度变化的结构损伤定位方法不存在误定位的问题，总体刚度矩阵的计算必须采用完整的模态数据。但是，应当指出的是：由于结构高阶振型对结构刚度矩阵的贡献更大，因此要进行精确识别结构损伤，就要利用高阶振型，但高阶振型的准确获取难度较大，因此这种方法在工程实际中应用较少。
5.基于能量变化的损伤识别方法
在利用能量变化识别损伤技术中，由于表达能量所用的参数不同，产生了许多方法。有些方法利用模态参数表达能量，有些方法不仅用到模态参数还同时引入了有限元模型信息。能量传递比(ETR)法，即把ETR作为损伤识别的定位参数。ETR法有很多优点：(1)在损伤区域或靠近损伤区域时，ETR的值比较大，而远离损伤区域时，ETR变化不大；(2)ETR对损伤的敏感度远远超过固有频率、阻尼比对损伤的敏感度，并且还能识别损伤的位置：(3)ETR法不需要有限元模型，可用于在线损伤检测。但ETR法的不足之处是：(1)没有考虑噪声的影响；(2)假定系统仅有少量的几阶模态，其余模态被截断。另一种能量法，即应变能方法。该方法同时利用模态参数和有限元信息，其基本原理是利用结构早期损伤前后应变能发生变化的差值进行损伤识别。应变能方法已成功地应用于桥、板和悬臂结构的损伤识别中。
6.基于传递函数(频响函数)的损伤识别技术
由损伤引起的传递函数的变化唯一地由损伤的类型和位置确定，根据这一特点Jiann-Shiun Lew提出了一种损伤识别方法。David C等学者利用频响函数数据和有限元模型，结合最小秩摄动理论，并假设所有产生损伤的方案情况，成功地对一桁架结构进行了损伤识别。Maia N M M等人也提出了一种基于传递函数的损伤识别方法，即频响函数曲率法。其原理与振型曲率法类似，但不需要测试振型，而且比振型曲率法识别效果好，计算模拟算例表明，在考虑5%噪声影响情况下，频响函数曲率法可以很好地识别杨氏模量降低25%这样的损伤量，不足之处是识别的位置不够精确。Mark J等提出了另一种传递函数识别损伤法，即传动函数法(Transmittance Function)。TF即结构上任意两点加速度的互谱与两点中任意一点的自谱的比值。对于相同均方根幅值的随机激励，TF是频响函数矩阵列的函数，与输入力、位移速度、加速度无关。那么，复传动函数就描述了结构性质的变化。这样，结构的复传动函数的最大变化就反映了结构的损伤情况。TF 法的优点是：(1)不需要数学模型；(2)可以不需要先验知识(如以往的数据等)；(3)可用于在线损伤监测。TF法的不足之处是测量点的数量和位置影响损伤检测的精度。
7.基于阻尼的损伤识别技术
运用结构损伤前后阻尼的变化诊断损伤主要应用于复合材料结构，由于通过模态参数识别技术确定阻尼比的精确度不高，因此利用阻尼识别损伤仍处于探索研究阶段。Ndambi研究了结构的阻尼机理以及利用阻尼作为预应力混凝土结构的损伤诊断指标。Farrar研究发现结构的损伤与结构阻尼减小或增大没有一致性。
3 算法模式的修正
模型修正方法的提出是为了建立更准确的有限元模型，模型修正方法通过试验获得的结构振动响应数据对质量、刚度和阻尼矩阵进行修正，使其更好地与实测数据相匹配。基于模型修正的结构损伤识别方法的基本思想是：通过采用某种特定的模型缩聚技术或向量扩充技术，使修正的模型和原始模型的自由度数相同，然后比较它们之间的差别来识别损伤位置和程度。其本质是一个求解约束最优化问题的过程。根据最优化目标函数、约束条件以及优化方法等几个方面来分类，一般可分为：最优矩阵修正法、灵敏度分析法、特征结构分配法和混合法。
1.最优矩阵修正法
最优矩阵修正法的基本原理是在特定的约束条件下，直接通过优化求解某一目标函数来求得修正的模态参数矩阵。其代表主要有基于最小范数理论的Berman-Baruch的矩阵修正法、拉格朗日乘子法、最小范数摄动法以及基于最小秩的最小序摄动法。Chen等为了解决修正整体结构矩阵不易识别单元结构参数的特点，提出了通过最小化结构特性扰动矩阵范数识别损伤的方法，这种方法有利于对结构损伤位置和程度做出准确判断。最小范数法的缺点是对整个刚度矩阵
进行修正，而损伤是局部的，这种处理会造成损伤识别困难。Zimmerman D C 等首先建立了基于最小秩扰动理论的结构损伤识别算法，这种方法对结构扰动矩阵的秩进行优化以寻找满足约束条件的秩最小的修正矩阵。Doebling指出，在损伤识别中，最小秩法优于最小范数法。优化求解方法要求所有分析自由度都有模态测量值，故必须采用模态振型扩展或模型缩减技术，这会引入额外的误差。最优矩阵修正法经过不断发展，虽然已经成功地解决了保证结构特性矩阵对称性、稀疏性、正定性等问题，但是如何在数据误差和稀疏条件下准确识别单元结构参数仍未很好解决。
2.灵敏度分析法
灵敏度分析法就是利用测量参数(模态参数)对结构参数(刚度、阻尼等)的导数来计算物理参数的变化，从而对模型进行修正。可以分为试验灵敏度方法和解析灵敏度方法两种。试验灵敏度方法是通过模态正交关系得到固有频率和振型的灵敏度矩阵的方法，而解析灵敏度通常是直接计算刚度和质量的灵敏度矩阵因此需要模型缩减或向量扩充技术，这样会带来额外的误差，对于噪声的影响和矩阵参数变化较大的情况，没有前种方法敏感。灵敏度法的好处是可以识别出结构单元的损伤程度，缺点是灵敏度计算量特别大。如果能够对结构损伤进行大致定位，再采用灵敏度方法，将会大大降低计算量。王柏生等先用损伤指标进行损伤定位，再用灵敏度识别损伤；Hyoung则先用最优矩阵修正方法进行损伤定位，再用灵敏度法识别损伤程度。这种分两步走的方法可能是应用灵敏度方法的一个较佳方案。
3.特征结构分配法
特征结构分配法的基本原理是通过合理选择虚拟控制系统中输出影响矩阵和反馈增益矩阵，使增加虚拟控制后的结构动态特性与在结构上测得的动态特性一致，从而对结构的有限元模型进行修正。Zimmerman和Kaouk首先使用特征结构分配技术研究了结构的损伤识别问题，所提出的部分特征结构识别算法提高了模态的可分配性，保持了修正模型的稀疏性。Lim总结了特征结构分配技术在结构损伤识别中的应用，并且建立了这种方法的统一框架。
4.混合法
结构损伤识别的最优矩阵修正法、灵敏度分析法和特征结构分配法都在某些方面存在一定的不足，因此一些学者尝试将这些方法结合起来或将这些方法与其它方法结合起来使用，以提高算法的计算效率和准确程度。Wong等人提出了一个将灵敏度研究和MAC/COMAC分析相结合的三步法，并用该方法对一个框架进行了试验。Li和Smith基于灵敏度分析和最优矩阵修正算法，提出了一种用于损伤识别的混合结构模型修正方法。Dos Santos等提出了一种MRPT结合常规最小二乘估计算法的结构损伤识别算法。Law等使用灵敏度分析与统计分析相结合
的方式，研究了直接利用不完整振型数据确定结构损伤位置的问题。结构损伤识别的混合法在处理复杂结构的识别问题时，通过将问题分解为不同的子问题，使问题得到了简化，有利于提高求解效率和识别的准确性。
4 结构损伤识别存在的主要问题和未来研究方向
4.1结构损伤识别目前存在的主要问题
正是由于土木工程结构损伤识别技术具有如此重要的应用价值，人们对其进行了大量的研究，提出了各种各样的方法。结构损伤识别技术己经成为了土木工程领域的一个重要研究方向，处于土木工程科学研究的前沿。虽然结构损伤识别理论方法的研究已取得很多成果，但是由于人们认识水平、试验测试技术和现场条件的限制，结构损伤识别的研究仍然进展缓慢，存在很多问题，目前也难以有效应用于工程实践。综合而言，主要存在以下问题：
(1)实用的损伤判别指标
发展更可靠的损伤判别指标，该指标不会误判及漏判。要实现这个目的，所使用的特征量必须敏感而且能准确测量，这种指标不仅要能够损伤定位，而且能够准确判断结构损伤的程度。
(2)结构分析模型误差
结构分析模型均存在几何误差、边界条件及单元连接的模拟误差、结构材料特性误差等，使得结构分析结果存在一定程度的误差，而目前对如何消除各种模型误差的考虑还很不够。
(3)损伤识别算法的有效性
基于有限测试位置振动响应数据的结构损伤识别问题可以当成解一个非确定系统的非线性方程组，该方程组的未知数的数量要大于方程的数量，因此该数学问题的解不是唯一的，该问题实际上转化为一个非线性优化问题，需要应用非线性优化方法来得到最可行的解，优化的目的是最小化目标函数。解决该优化问题取决于目标函数的确定和优化方法的选择等。目前常规的优化方法都不能保证能识别全局最优点，而且需要大量的计算和搜索时间，尤其是优化问题包含大量的设计变量。
(4)观测数据的不完整
大多数结构识别方法假定结构模型自由度与观测自由度相同，然而在实际工程中，由于条件所限，下面一些情况会造成观测数据的不完整：①结构测试传感器只能布置在有限的位置上，特别是对于较为大型的结构，传感器的数量就更为稀疏；②观测数据的不完整不但与结构的复杂程度有关，而且与结构形式有关，对于包含受弯构件的结构，其旋转自由度的响应在实际中是无法直接观测得到的；③在结构振动试验中，由于激励方式、数据采样率和滤波的限制，只能获取有限频率范围的模态数据。不完整的观测数据无法给结构识别提供充分的有用信
息，常常造成识别问题只能在信息欠定条件下求解，加剧了识别问题的不适定程度，使得结构识别问题的求解更具挑战性。
(5)观测数据的不精确
目前现有的实用于工程实践的动力测试手段相对落后，在环境噪声等的干扰下，实测动力数据中存在测试误差使其有效信息进一步降低，使得目前损伤识别理论方法对动力测试数据数量与精度的要求普遍远远高于目前的实测动力数据，数据误差的存在可能会掩盖因结构特性改变而引起的结构响应的改变，导致结构识别无法得到合理的解答。
从上述总结中可知，桥梁健康监测与状态评估系统的研究尚处探索阶段，距离实用性的系统目标尚有很大的差距。实际上不同类型、部位的结构损伤对结构各阶模态的影响程度有极大的不同，寻找特定结构形式不同损伤对其动力模态的敏感因素，并尽可能排除噪声对结果判断的影响，有可能在一定程度上推进此技术的实用化进程。为达到这一目的可从两方面入手：
(1)提高桥梁损伤诊断方法的灵敏度和强健性，需要敏感性较高的数据采集设备以及后期对数据处理时，合理的计算方法的支持。
(2)降低噪声和不确定性因素的影响，即对其进行量化，就工程应用而言，利用概率统计信息来表征，是合理且可行的。
4.2结构损伤识别未来研究方向
目前，对基于信号处理技术及多学科交叉的损伤识别方法的研究方兴未艾，为了进一步明确研究目标，把握现代土木工程领域结构损伤识别技术的发展趋势是非常必要的。在该研究领域有如下几个主要发展趋势：
(1)全局性的结构损伤识别技术的研究
基于结构动力特性变化的全局性损伤识别技术得到国内外众多研究人员的广泛关注，该技术具有较好的应用前景，随着科学技术发展以及多学科的交叉、融合，给基于动力测试的结构损伤识别技术带来了较大的发展空间。全局性的结构损伤识别技术可以从整体上评估结构的工作状态、服役寿命，与局部损伤探测技术相比，成本较低，操作简单，可靠性高。特别对于大型复杂结构而言，局部检测技术实施起来困难较大，发展全局性的结构损伤识别技术显得更为可行。
(2)提高结构损伤识别效率、降低成本
为了较好的描述结构的健康状态，结构损伤识别系统的设计在结构的设计阶段就需要建立相应精确的数值模型。结构的测试系统中，传感器数量、位置的选择，测试手段的选择等都需要较大的发展以降低该系统的成本。
(3)发展实时的结构健康监测系统
在大多数情况下，外界的激励力是不确定的，无法测试得到，另外噪声干扰以及测点数有限意味着可利用的测试信息的有限性。因此如何利用有限的信息发
展实时的健康监测系统将是一个巨大的挑战。
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桥梁检查及检测的目的在于通过对桥梁的技术状况及缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势，弄清出现缺陷和损伤的主要原因，以便能分析评价既存缺陷和损伤对桥梁质量和使用承载能力的影响，并为桥梁维修和加固设计提供可靠的技术数据和依据。因此，桥梁检查是进行桥梁养护、维修与加固的先导工作，是决定维修与加固方案可行和正确与否的可靠保证。按照检查的范围、深度、方式和检查结果的用途等的不同，桥梁检查归纳为日常检查、定期检查和特殊检查。按照《公路养护技术规范》规定，日常检查和定期检查由公路管理机构和具有一定检查经验并受过专门桥梁检查培训及熟悉桥梁设计、施工等方面知识的检查工程师，按规定周期，对桥梁主体及附属结构的技术状况进行定期跟踪的全面检查，提交检查成果文件，提出养护建议，如有特殊检查需求，则限制交通进行特殊检查。 1桥梁外观检查方法与要点
外观检查包括桥梁总体性与局部构造几何尺寸的量测、结构病害的检查与量测 等，不同桥型在检查方面各有侧重点。一般来说，从总体上可将桥梁分为三部分: （1）上部结构，在梁式桥中主要指主梁; （2）下部结构，一般包括基础与承台、拱圈拱顶裂缝、墩的位移、桩以及桥台等; （3）附属结构一般应着重检查桥面铺装、伸缩缝、栏杆等，其它的还有梁桥 部分检查端部的斜裂缝与跨中部位的裂缝、挠度等检查要点。对于钢筋混凝土桥梁类型，主要是检测钢筋（保护层厚度、锈蚀状况测试）与混凝土（碳化深度、强度等级与耐久性有关的含碱量和氯离子含量）；对于材料检测类型，则主要是检查桥梁结构材料的无损或微损检测，这也是当前的重点研究领域；结构资料则主要是掌握桥梁的原施工工艺、结构设计以及桥梁的结构维修养护历史等过程，从而根据相关规范作为标准分析桥梁质量状况。此外，为了提高检查效率， 可采购用于桥面检测的先进高新技术仪器，如激光雷达，就是用来测量整桥；双频带红外线自动温度成像系统，可用来检测桥面；探地雷达成像系统，可用来检测桥面板等。 2荷载试验法
基于动力的结构损伤识别方法研究综述 摘要：结构损伤识别问题是桥梁健康监测的基础和重要组成部分，其对于桥梁结构的安全性和可靠性具有重要的影响，在众多的结构损伤识别方法中，基于动力的结构损伤识别方法凭借其一系列独特的优点成为当前国内外研究和发展的热点。该研究能适合工程实际应用，并且损伤识别结果可靠准确，该方法具有十分重要的现实意义。本文介绍了国内外近年来较为成熟的结构损伤动力特性识别方法。 关键词：损伤识别；健康检测；动力特性 Research on Structural Damage Identification Based on Dynamic Abstract：Structural damage identification is the basis and important part of bridge health monitoring, and it has an important influence on security and reliability of the bridge.Among the numerous methods of structural damage identification,the structural damage identification method based on dynamic with its unique advantage is becoming a hot spot of current research and development at home and abroad.This study can be suitable for engineering application,and the damage identification result is reliable and accurate,the method has very important practical significance.Some mature methods of structural damage identification based on the dynamic characteristics at home and abroad in recent years were introduced in this paper. Key words：Damage identification;Health detection;The dynamic characteristics 0 引言 结构损伤识别不仅仅是单纯意义上的对损伤的诊断和修复，它更积极的意义 在于使人们重新认识结构的特征，并指导设计人员对以后的类似结构进行修改和 重新设计。在工程上，大部分结构损伤的产生都是由于长期外界因素的作用而累 积形成的疲劳失效。损伤的位置可能是受影响最剧烈的位置，可能是自身的材料 缺陷导致，也可能是结构设计中最薄弱的环节，这些因素往往是结构设计中没有 考虑到的。从这个角度上来看，损伤识别的结果可被用于探寻结构中较刚度和强 度薄弱的区域，对结构的后续设计具有重大的指导意义。此外，我国正处于社会 建设的全面发展时期，大批原有的工程结构需要进行损伤评估。对于轻微损伤的 结构，进行及时的补救，使之满足生产生活的需要；对于严重损伤的结构，进行 二次再利用，发挥其仍有的价值。这与现如今提出的绿色、节能、低碳的可持续 发展战略也是相适应的。因此，损伤识别不仅是一门重要的实验科学，同时对现 今社会的发展也具有重大的实际意义。 完整意义上的结构损伤识别包含以下四个任务：(1)判断结构是否存在损伤。 通常需要对结构进行长期的监测，或者事先获得该结构健康状态下的损伤评判指 标；(2)损伤的定位。在确定结构发生损伤后，采用损伤定位指标来确定损伤发 生的具体位置；(3)损伤的程度分析。该问题可以分为相对损伤程度和绝对损伤
收稿日期:2002-05-30 *基金项目:广东省自然科学基金资助项目(000387) 作者简介:韩大建(1940-),女,教授,博士生导师,主要从事结构工程方面的研究.文章编号:1000-565X(2003)01-0091-06 基于振动的结构损伤识别方法的近期研究进展* 韩大建王文东 (华南理工大学建筑学院,广东广州510640) 摘要:基于振动的损伤识别方法是少有的几种全局损伤检测方法之一.文中介绍了该方法的现状及发展,对有关方法进行了总结和评述,同时指出了基于振动的损伤识别方法还需要进一步解决的问题. 关键词:损伤检测;健康监测;振动特性 中图分类号:TU311文献标识码:A 近几十年来,结构的健康监测越来越受到人们的重视.早期的研究主要集中在航空航天器方面,这主要是为了降低人的生命危险.随着大量基础设施使用时间的增长,许多土木结构进入了老化阶段,土木工程结构健康监测问题变得越来越重要.与结构造价及通过早期发现结构损伤所节约的维修费用相比,健康监测技术应用和研究所投入的费用实在是微不足道. 到目前为止,桥梁的长期检查主要还是定期的人工检测[1].但定期人工检测的局限性比较多:(1)不能及时发现间隔期内的损伤,如在美国的姥岛大桥上,一个工程师推测该桥的主要裂纹在被发现以前已经发展了3天,又如铁岭的青洋河大桥主梁翼板的断裂[2];(2)结构的一些部位人难以到达;(3)工作量大、费用高.要实现连续监测,不破坏结构的性能和整体性是最基本的要求,无损检测(NDE)技术是结构健康监测系统的根本检测方法.传统的NDE方法是可视化或者局部化的试验方法,例如声波或超声波方法、磁场方法、雷达成像、涡流及温度场等方法,所有这些方法都要求事先知道损伤的近似位置以及损伤的结构可以接近[3].由于这些限制,上述的试验方法只能检测结构表面或附近的损伤.能够应用到复杂结构的定量的整体检测方法已成为迫切的要求,这导致基于结构振动的损伤识别方法的发展. 基于结构振动的损伤识别方法通常称为损伤识别(Dam age Identif ica tio n),其基本原理是结构模态参数(固有频率、模态振型等)是结构物理特性(质量、阻尼和刚度)的函数,因而物理特性的改变会引起系统动力响应的改变.这种损伤探测方法属于结构整体检测范畴,已经被广泛应用在航空、航天以及精密机械结构等方面.除了整体检测的优点外,对于石油平台、大型桥梁等大型土木工程结构,可以利用环境激励引起的结构振动来对结构进行检测,从而实现实时监测,这是很吸引人的.但是对于大型土木结构,该方法目前还存在一定的困难.进入实际应用还有很多研究工作要做,主要体现在:(1)土木结构较多的不确定因素、复杂的工作环境以及大型性导致结构的动力特性测量精度低,损伤识别困难;(2)目前该方法对结构损伤的识别灵敏度过低,与早期发现损伤这一目标差距较大;(3)有关方法往往要求提供结构早期信息.基于振动的损伤识别方法是一种有着良好前景而又远未成熟的方法,必须进行更深入的研究. 1损伤识别方法 基于振动的损伤识别方法按照所利用的特征量是否使用结构模型,可分为以下两类: (1)无模型识别方法(No n_mo de lBasedM e_ 华南理工大学学报(自然科学版) 第31卷第1期Jo urnal of So uth C hina Univ ersity o f Techno logy V o l.31N o.1 2003年1月(Natur al Scie nce Editio n)January2003
浅析桥梁结构损伤检测方法 摘要：对桥梁检测方法和技术方面进行了论述，以上塘路高架桥工程健康检测为背景，通过对既有结构状态和检测结果的分析，对未来桥梁检测提出几点建议，为桥梁的优先加固提供了依据。 关键词：桥梁检测；结构状态；优先加固 abstract: the testing methods and technology bridges are discussed in this paper, the above pond road viaduct project health detection as the background, through both structure of state and the analysis of test results, for bridge test future put forward several proposals, the priority for the bridge reinforcement to provide the basis. keywords: bridge detection; structure state; priority reinforcement 中图分类号： k928 文献标识码： a 文章编号： 0 引言 桥梁是联系城市和地区的纽带与喉咙，直接左右着公路的生命，因此，必须确保其工程质量，始终使其处于良好的工作状态。这么众多的桥梁，在主体结构建成后有无隐患？在通车运行前桥梁的状态如何？在运行中的状态如何？有没有运行隐患？如果有，是否严重到影响桥梁使用？应当重点防护或修复的部位在那里？已经使用多年的桥梁还有多少年限，由于种种原因需要立即知道桥梁当前的状态是否还适宜通行使用？能否通过重载车辆、或超过
建筑工程结构的损伤检测技术 摘要：建筑工程结构会受到来自各种因素、不同环境的影响，例如使用过度、年久失修、环境破坏、人为损害等，无论多么优越的建筑工程结构都会因为自身缺陷及损伤的加深而不能有效发挥其效果，因此检测建筑工程结构可十分精准地检测出缺陷位置与损伤程度，可谓具有十分重要的现实意义。 关键词：建筑工程；结构损伤；检测技术 1 损伤检测技术的应用 建筑工程结构损伤检测借助科技发展之力已完成了由最传统、最原始的专家检验一家之言向较科学、较规范的仪器检测先进之法的过渡，而且评定既有结构物的可靠性从某种程度上说对科学仪器的依赖性也是只增不减。关于建筑工程结构损伤检测的研究工作从时间跨度上分有探索阶段、发展阶段和完善阶段：1940～1950年是采用目测法、凭经验判断的探索阶段，主要研究结构缺陷为什么会产生及如何修补；1960～1970年是引入多种检测及评价方法的发展阶段，主要研究建筑物的检测与评估方法；1980年之后是一系列的规范、标准都已制定的完善阶段，此阶段强调建筑物的综合评价并应用到实际检测的工作中去。 2 传统的损伤检测技术 对建筑工程结构进行损伤检测最常用的即是简便易行的目测法，目测法作为人工检测方法之一仅仅适用于结构规模小、复杂程度低的结构检测，结构规模与复杂程度一旦增加，应用该法的检测效率则会大打折扣，同时还会因部分构件材料老化、检测区域肉眼所不能及等原因导致检测工作费时费力、检测结果也不准确。 无损检测法是结构局部损伤检测方法的一种，仅仅适用于结构损伤区域已知的环境。应用无损检测技术还需要配备专业的测试设备与检测人员，无损检测的工作量大、强度高，还存在一定缺陷，即特殊部位很难检测得到，而且在线监测与整体损伤检测实现起来也有一定的难度。 局部检测法同样存在诸多局限且应用环境要求较高。例如，要预先知道建筑工程结构缺陷的大概位置并确定结构缺陷之间是否接近，对于部分难以到达的结构缺陷及结构规模较大、复杂程度较高的结构损伤检测，此法则毫无作用；局部检测法需要人工定期进行检测，所以检测期间部分结构的功能会停工或禁用，这势必会影响经济增长；此外，如果间隔期内的损伤不能被及时发现，则会“牵一发而动全身”，结构实时在线的连续监测便无从谈起。 传统的目测法和无损检测法都是针对结构局部而言，因此对结构整体性能参数的变化很难做到有效预测，实时、在线的健康监测和损伤检测都难以实现。建筑工程结构一旦出现损伤，就会影响结构性能参数，此种影响若能被检测并归类，
桥梁结构损伤识别研究综述 摘要：首先阐述了桥梁结构损伤识别在桥梁结构中的重要性，介绍了国内外桥梁结构损伤识别研究现状，在此基础上，又介绍了用于桥梁结构的各种损伤识别方法和存在的问题，最后提出了桥梁结构损伤识别的发展方向。 关键词：损伤识别，桥梁结构，神经网络，曲率模态 引言 桥梁结构在长期使用过程中会发生各种损伤，导致桥梁结构的承载能力的降低，甚至会导致桥梁的倒塌，造成巨大的经济损失和人员伤亡。为了保证桥梁的安全性，需要及时的发现桥梁结构存在的损伤情况。目前，桥梁结构损伤识别已经成为国内外研究的热点。 1 国内外桥梁结构损伤识别研究现状 损伤识别最早用在航天及机械领域并得到了广泛的研究，在健康监测引起普遍关注的同时被应用在桥梁领域。鉴于桥梁所处环境的复杂性及结构特性的随机性，桥梁的损伤识别目前还没有一个统一的标准或准则参考，实际的应用也较少，但还是取得了一些成就。 自70年代以来，随着振动测试和分析技术的发展，国际上广泛开展了应用振动技术对机器设备与工程结构进行损伤识别和监测的研究。近年来，国外学者在利用振动模态分析理论进行结构损伤识别方面开展了大量的研究工作，提出了各种各样的识别方法。早期，主要是以Vandiver和Begg[9]等的研究工作为基础，根据模态频率的变化来探测桥梁结构的损伤。Spyrakos[5]进行了一系列的桥梁模型试验，分别测试了模型梁在不同类型、位置和程度损伤条件下的低频自振特性，发现一定水平的损伤与结构动态特性有确定的相关性，但是仅用频率改变作为结构损伤因子是不充分的。Aktan等则从结构静力柔度阵出发，根据桥梁载重汽车静力测试结果，通过对比观测模态柔度和静力测试柔度，评估了模态柔度作为损伤指针的可靠性。除了这些较为零星的工作以外，美国通过I-40桥梁项目和Alamosa峡谷项目，对桥粱健康诊断中的结构损伤识别方法进行了系统的研究，试验结果表明振型关于结构损伤识别伤较为敏感。Stubbs等[8]也对I-40桥进行了损伤识别的研究，利用振型曲率计算了结构局部应变能，通过应变能的改变来识别桥梁的损伤。这种算法能在未知结构材料特性的条件下，进行结构损伤定位。Farrar和Jauregui仍然以I-40桥为研究对象，认为振型数据对损伤定位和定量的研究更加有用。同时，运用神经网络进行损伤识别的方法也被推广到桥梁工程中。1997年worden用神经网络作为自联想器来对结构进行异常检测，并提出了自联想器的形成、异常指标、模式识别的特征及学习方法。 国内对结构损伤识别问题也开展了大量的研究工作。关于结构损伤识别，袁万城等[10]将其分为模型修正法和指纹分析法两大类。模型修正法主要用试验结构的振动反应记录与原先的模型计算结果进行综合比较，利用直接或间接测知的模态参数、加速度时程记录、频率响应函数等，通过条件优化约束，不断地修正模型中的刚度分布，从而得到结构刚度变化的信息，实现结构的损伤判别与定位。秦权等以香港青马大桥为背景，对桥梁健康监测中的模态识别、损伤识别、传感器优化布置和误差分析等问题进行了研究，为青马大桥健康诊断系统的实现提供了一定的理论依据。 2 桥梁结构损伤识别方法 损伤识别是基于结构振动的损伤识别方法，其基本原理是结构模态参数（固
桥梁结构健康监测
目录 1. 桥梁结构健康监测的概念 0 2. 桥梁结构健康监测系统 0 2.1. 监测内容 0 2.2. 数据传输 (1) 2.3. 数据分析处理和控制 (2) 2.4. 大型桥梁结构健康监测系统 (2) 2.5. 桥梁结构健康监测的现状与发展方向 (3) 3. 桥梁结构健康监测系统的意义 (4) 3.1. 桥梁结构健康监测系统的主要作用包括： (4) 3.2. 桥梁健康监测意义 (4) 4. 现有桥梁结构监测系统存在的问题 (5) 5. 结语 (6)
桥梁结构健康监测 1.桥梁结构健康监测的概念 交通是社会的经济命脉，桥梁是交通的咽喉，交通不畅会制约社会的经济发展，所以保障桥梁的功能性、耐久性，尤其是安全性至关重要。为保证桥梁安全运行、避免严重事故发生,对桥梁结构进行健康监测应运而生，桥梁结构健康监测是以科学的监测理论与方法为基础，采用各种适宜的检验、检测手段获取数据，为桥梁结构设计方法、计算假定、结构模型分析提供验证；对结构的主要性能指标和特性进行分析，及早预见、发现和处理桥梁结构安全隐患和耐久性缺陷，诊断结构突发和累计损伤发生位置与程度，并对发生后果的可能性进行判断与预测。通过对桥梁结构健康状态的监测与评估，为桥梁在各种气候、交通条件下和桥梁运营状况异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理措施提供依据，并通过及时采取措施达到防止桥梁坍塌、局部破坏，保障和延长桥梁的使用寿命的目的。 2.桥梁结构健康监测系统 2.1.监测内容 数据采集与测量的内容主要为：变形(沉降、位移、倾斜)、应力、动力特性、温度、外观检测等。 1)变形监测 采取适宜的测量手段，对桥梁主体结构关键部位的沉降、位移、倾斜量进行监测。常用监测变形的方法有：导线测量法、几何水准测量法、GPS测定三维位移量法、自动极坐标实时差分测量法和自动全站仪三维坐标非接触量测等。 2)应力监测 桥梁运营状态中主体结构的应力变化是由于主体结构的外部条件和内部状态变化引起
钢结构损伤机理及检测方法 姓名：** 班级：土木****班 学号：********
摘要：本文从钢结构损伤机理与损伤检测方法入手，介绍了国内外结构损伤检测方法的现状，并详细阐述了基于小波变换的结构损伤检测方法、基于柔度的结构损伤检测方法、基于神经网络的结构损伤检测方法等几种结构损伤检测方法。 关键词：钢结构损伤检测方法小波变换柔度神经网络 1 引言 重大工程诸如跨江跨海的大跨度桥梁、用于大型体育赛事的大跨度空间结构、代表城市象征的超高层建筑、开发江河能源的大型水利工程以及核电站工程等，它们的使用期长达几十年甚至上百年，在环境侵蚀、材料老化和荷载的长期效应、疲劳效应和突变效应等灾害因素的共同作用下，将必可避免地出现结构系统的损伤累积和抗力衰减，从而导致抵抗自然灾害甚至正常环境作用的能力下降。尽管这些都是设计时能够预料到的结果，但是却无法完全考虑所有因素的影响，从而无法推断结构内部应力的实时状况，也无法预知结构随着时间的推移，在一定荷载作用下的反应。 因此，为了保障结构的安全性、完整性、适用性与耐久性，已建成的重大工程结构和基础设施需采用有效地技术手段监测和评定其安全状况，并及时修复和控制结构损伤；而对于新建的大型结构和基础设施应总结以往的经验和教训，在工程建设的同时安装长期的结构健康监测体系，以监测结构的服役安全情况，同时为研究结构服役期间的损伤演化提供有效和直接的实验平台。 2 钢结构损伤机理及危害 2.1 钢结构的稳定问题 钢材的强度远较混凝土、砌体及其他常见结构材料的强度高，在通常的建筑结构中按允许应力求得的钢结构构件所需的断面较小，因此，在多数情况下，钢结构构件的截面尺寸是由稳定控制的。钢结构构件的失稳分两类：丧失整体稳定性和丧失局部稳定性。两类失稳形式都将影响结构或构造的正常承载和使用或引发结构的其他形式破坏。 影响结构构件整体稳定性的主要原因有： （1）构件设计的整体稳定不满足，即长细比不满足要求。 （2）构件的各类初始缺陷，包括初弯矩、初偏心、热轧和冷加工产生的残余应力和残余变形及其分布、焊接残余应力和残余变形等。 （3）构件受力条件的改变，如超载、节点的破坏、温度的变化、基础的不均匀沉降、
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/0315256748.html, 桥梁结构损伤识别方法综述 作者：贾明晓连鑫 来源：《科技风》2017年第11期 摘要：我国的地貌丰富，为满足交通需求，大批跨河桥梁和高架桥应运而生，而随之到来的桥梁结构损伤问题也逐渐受到关注。在交通量大且运营压力大的今天，桥梁经常超载运营，再加之各种不可预见的自然灾害，使得桥梁结构疲劳损伤日趋严重。出现这些问题，首先要对桥梁工作状态，损伤程度和安全性进行评估，然后提出相应处理措施。经过多年的理论研究和实践，国内外学者们提出许多关于桥梁结构损伤识别的方法。本文通过对桥梁检测技术的综合叙述，阐明了桥梁检测的主要项目。从而系统梳理桥梁检测技术知识和提高桥梁损伤识别的有效性。 关键词：桥梁检测；损伤识别；识别方法 Abstract：China is rich in landscape， to meet the traffic demand， a large bridge across a river and viaduct arises at the historic moment， and then come the bridge structure damage problem also gradually attention. In today's traffic flow and operation pressure big， Bridges often overload operation， plus all sorts of unpredictable natural disaster， the bridge structure fatigue damage has become increasingly serious. In the face of these problems， first of all to work state of the bridge，the damage degree and safety assessment， and then put forward the corresponding measures. After years of theoretical research and practice， many domestic and foreign scholars put forward a variety of structural damage identification method. Based on the comprehensive description of bridge detection technology， illustrates the main bridge detection project. Furthermore， combing the knowledge of bridge detection technology and improve the effectiveness of bridge damage identification. Keywords：bridge detection；damage identification；identifying methods 桥梁是满足交通的重要组成部分，对社会经济的发展起到关键作用。但桥梁结构在长期超载运营中肯定会出现损伤以及安全隐患[1]。想要保证桥梁的安全运营，就必须不时的对桥梁 进行整体检测，而最有效的方法就是研究结构的损伤识别[2]。桥梁检测能准确地检查诊断出 桥梁内部的各种损伤[3] （如裂纹、磨耗和钢筋锈蚀等），对裂缝及其他损伤的发展趋势进行评估，从而能更好的保护桥梁结构。 一、传统的结构损伤识别方法 近半个世纪以来，许多国内外学者经过大量的研究开发了多种损伤检测方法[4]。主要有 半损检测和无损检测两种。由于需要修复的桥梁一般在役，用于桥梁结构检测的主要是无损伤的识别方法，无损伤的识别方法包括结构局部识别方法和结构整体识别方法。而结构损伤识别方法根据是否反演又分为模型修正法和动力指纹法。此外，自计算机技术发展以来人工神经元
Wavelet packet based damage identi?cation of beam structures Jian-Gang Han a ,Wei-Xin Ren a,b,* ,Zeng-Shou Sun a a Department of Civil Engineering,Fuzhou University,Fuzhou,Fujian 350002,People ?s Republic of China b Department of Civil Engineering,Central South University,Changsha,Hunan 410075,People ?s Republic of China Received 1August 2004;received in revised form 6April 2005 Available online 8June 2005 Abstract Most of vibration-based damage detection methods require the modal properties that are obtained from measured sig-nals through the system identi?cation techniques.However,the modal properties such as natural frequencies and mode shapes are not such a good sensitive indication of structural damage.The wavelet packet transform (WPT)is a mathemat-ical tool that has a special advantage over the traditional Fourier transform in analyzing non-stationary signals.It adopts redundant basis functions and hence can provide an arbitrary time-frequency resolution.In this study,a damage detection index called wavelet packet energy rate index (WPERI),is proposed for the damage detection of beam structures.The mea-sured dynamic signals are decomposed into the wavelet packet components and the wavelet energy rate index is computed to indicate the structural damage.The proposed damage identi?cation method is ?rstly illustrated with a simulated simply supported beam and the identi?ed damage is satisfactory with assumed damage.Afterward,the method is applied to the tested steel beams with three damage scenarios in the laboratory.Despite the noise is present for real measurement data,the identi?ed damage pattern is comparable with the tests.Both simulated and experimental studies demonstrated that the WPT-based energy rate index is a good candidate index that is sensitive to structural local damage.ó2005Elsevier Ltd.All rights reserved. Keywords:Damage detection;Wavelet packet transform;Energy rate index;Beam;Dynamic measurement;Signal process 1.Introduction During the service of beam structures such as large-scale frames,long-span bridges and high-rise build-ings,local damage of their key positions may continually accumulate,and ?nally results in sudden failure of 0020-7683/$-see front matter ó2005Elsevier Ltd.All rights reserved.doi:10.1016/j.ijsolstr.2005.04.031 * Corresponding author.Address:Department of Civil Engineering,Fuzhou University,523Gongye Road,Fujian Province,Fuzhou 350002,China.Tel.:+8659187892454;fax:+8659183737442.E-mail address:ren@https://www.doczj.com/doc/0315256748.html, (W.-X.Ren).URL:https://www.doczj.com/doc/0315256748.html, (W.-X. Ren).International Journal of Solids and Structures 42(2005) 6610–6627 https://www.doczj.com/doc/0315256748.html,/locate/ijsolstr
步态识别方法的分类及各类方法的比较 程汝珍1,2 1河海大学计算机及信息工程学院，江苏南京(210098) 2水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京(210098) E-mail：chengruzhen@https://www.doczj.com/doc/0315256748.html, 摘要：步态识别是生物特征识别技术中的一个新兴领域，它旨在根据个体的行走方式识别身份。步态识别主要是针对含有人的运动图像序列进行分析处理,所涉及到的几项关键技术包括:视频处理、图像处理、模式识别。步态识别分析可以划分为特征抽取、特征处理和识别分类三个阶段。在最近的文献中已经有许多研究尝试，提出了许多步态识别的具体方法。但国内外尚无将步态识别技术分类，本文提出了步态识别的六类分类法，且初步比较了每类方法的适用范围和优缺点，使读者较为全面了解步态识别技术现状。 关键词：步态识别；分类；适用范围；优缺点；比较 中图分类号：TP391.4 1.引言 步态识别是生物特征识别技术中的一个新兴领域，它旨在根据个体的行走方式识别身份[1]。根据早期的医学研究[2]人的步态有24个不同的分量，在考虑所有的步态运动分量的情况下步态是唯一的。精神物理学[3]中的研究结果显示即使通过受损的步态信息人们也能够识别出身份，这表明在步态信号中存在身份信息。 步态识别主要是针对含有人的运动图像序列进行分析处理,所涉及到的几项关键技术包括:视频处理、图像处理、模式识别[4]。步态识别分析可以划分为特征抽取、特征处理和识别分类三个阶段[5]。 步态识别部分 图1 步态自动识别系统框图 Fig1 the framework of gait automatic recognition system 步态识别系统的一般框架如图所示[6]。监控摄像机首先捕捉监控领域来人的行走视频，然后送入计算机进行检测和跟踪，提取人的步态特征，最后结合已经存储的步态模式进行身份识别。若发现该人是罪犯或嫌疑人，系统将自动发出警告。
桥梁结构检测与鉴定 学号: 姓名: 专业: 2014年12月19日
桥梁结构检测与鉴定 一、桥梁结果检测与鉴定概述 1.1 我国公路桥梁现状 截至2008年底，我国共有公路桥梁59 万座，其中混凝土结构桥梁占90%以上，已成为世界在用桥梁的大国。但随时间的增长，桥梁耐久性、安全性降低，我国公路路网有3万余座危桥急需加固改造，桥梁维修加固与养护管理面临诸多的世界性难题，是国内外桥梁界研究的热点。而在我国公路桥梁中大部分主要分布在技术标准低、通行能力差的县乡公路上，设计荷载标准大多为汽—13、拖—60 或汽—15、挂—80，其中还有相当一部分桥梁的荷载标准仅为汽—10, 履带—50，甚至低于汽车—10 级。桥梁长期在自然环境（大气腐蚀、温度、湿度变化） 和使用环境（荷载作用与频率的增加、材料与结构的疲劳）的作用下，总会逐渐产生损坏现象，这是一个不可逆转的过程。我国早期建造的桥梁大量使用钢筋混凝土结构，这些桥梁现已运营20~40 年，大多混凝土桥梁将步入老化期，这些桥梁处于一种带病、超负荷工作状态。桥梁承载能力低、通行能力差是我国公路路网通行能力低的一个重要影响因素。如何对桥梁实际状态做出评估，确切评定其承载能力，以便采用科学合理的经济适用方法进行加固、加宽等的技术改造，改善其适应度，提高公路路网通行能力，这是我国公路管养部门今后相当长的一段时期内所面临的一大紧迫任务。 1.2 保证桥梁运营安全的对策开展桥梁检测、评定与维修加固，是保证桥梁安全服役，保证路网畅通的重要举措。多年来国内很多专家学者在这一技术领域开展了比较系统的研究，主要技术内容围绕：1、桥梁状况与使用功能评价；2、耐久性状况与承载能力评定；3、维修加固；4、试验检测技术及其关键设备 二、桥梁检测工作程序及项目目前桥梁养护管理制度下，我国桥梁检查的分类按照检查的范围、深度、方式和检查结果的用途等的不同，大致可归纳为下列三类：1、经常检查（巡视检查、日常检查）；2、定期检查；3、特殊检查。
桥梁结构的损伤检测与识别技术研究综述 摘要：随着桥梁建设的持续发展，桥梁结构的形式和功能也日趋复杂，桥梁的修补和加固也越来越受到关注。桥梁建成通车后，由于受气候、环境因素以及人为因素的影响，结构材料会被腐蚀和逐渐老化，长期的静、动力荷载作用，使其强度和刚度随着时间的增加而降低。这不仅会更会使桥梁的使用寿命缩短，更严重的会影响交通行车安全，危机人的生命。桥梁结构的检测、监测作为结构安全养护、正常使用的保证措施之一受到关注，如何对桥梁结构进行质量检测和安全监测也已成为国内外学术界、工程界研究的热点。本文主要研究桥梁结构损伤识别方法的发展和应用情况。 关键词：桥梁结构损伤识别 引言：桥梁结构作为现代交通系统的重要基础设施，其安全运营关系着国家财产和人民生命的安全，以及社会稳定。国内外桥梁垮塌事件屡屡发生，如，1999年重庆彩虹桥垮塌、2004年辽宁盘锦大桥垮塌、2006年广东深汕高速公路桥梁垮塌、2007年中国广东佛山九江大桥垮塌、2008年云南曲靖独木水库孙家马场大桥垮塌、2009年黑龙江省哈伊公路铁力路段西大桥垮塌等事件，严重威胁着国家财产和人民生命的安全、严重影响了经济社会的发展和稳定。 因此，为保证桥梁结构安全与健康的运营，确保人民生命、国家财产的安全，对桥梁结构损伤识别提出了越来越高的要求，结构损伤识别方法和技术的研究已成为业界的研究重点和热点 一、结构损伤识别理论 目前结构的损伤识别常用的方法有如下几类，1）静态识别法：基于静态测试数据，施加的主要是静力荷载；2）动态识别法：基于振型、振型曲率、结构固有频率、结构柔度、频响函数等动力特性变化的识别方法；3）智能识别法：利用神经网络、遗传算法、小波变换属于智智能识别法。 桥梁结构损伤识别的主要任务就是通过实际测量数据，对结构是否有损伤、损伤种类、损伤位置、损伤程度等做出准确、合理的判断。桥梁结构的损伤识别方法大致可分为局部法和整体法两大类。 桥梁结构损伤识别局部检测法具有目标针对性强，检测结果具体、准确等优点；同时也存在需要预先知道损伤部位，且受检测部位的测试条件限制较大，无法对大型结构进行全面检测等不足。 桥梁结构整体损伤识别主要是通过对桥梁结构特征点数据（位移、应变、内力、频率和振型等）的检测，并结合结构自身的力学特点，来对整个桥梁结构的损伤状况进行评估的一种方法，整体法可分为静态识别法和动态识别法。整体法中因动态识别方法具有现场工作量小，实验时间短，经济代价低，也可以实现实时、在线监测等优点，以动态识别方法为主。
桥梁结构设计问题探讨 摘要：近年来，随着科学技术的发展，桥梁结构设计也得到了相应的发展，但是我国的桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善。本文通过桥梁结构设计中应注意事项，对桥梁结构设计的理论及设计问题进行探讨。 关键词：桥梁结构；设计问题；分析 abstract: in recent years, with the development of science and technology, the bridge structure design also got the corresponding development, but china’’s bridge design theory and structure system is still not perfect. this article through the bridge structure design should note, bridge structure design theory and design issues were discussed. keywords: bridge structure; design problems; analysis 中图分类号：u443文献标识码：a 文章编号： 一、桥梁结构设计现状 目前的桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进行专门的耐久性设计。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果，也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背，也不符合结构动态和综合经济性的要求。
课程论文 步态识别 学号：12426009 班级：通信122 ：楚舒琦 目录 摘要 (3) 一、背景介绍 (4)
二、相关研究 (4) 三、主题（算法） (5) 3.1基于线图模型的动态特征提取 (6) 3.2基于整体的静态特征提取 (8) 3.3识别 (9) 四、实验 (9) 五、结果讨论 (12) 六、总结 (12) 七、应用前景 (13) 八、技术难点及解决途径 (14) 8.1技术难点 (14) 8.2解决途径 (15) 九、参考文献 (16)
摘要 步态识别是一种新兴的生物特征识别技术，旨在通过人们走路的姿态进行身份识别，与其他的生物识别技术相比，步态识别具有非接触远距离和不容易伪装的优点。在智能视频监控领域，比面像识别更具优势。对步态识别的优缺点以及步态识别所涉及到的运动分割、特征提取与选择、模式识别算法进行了综述,并对步态识别中存在的问题与未来的研究方向进行了讨论。 关键词:生物特征识别;步态识别;特征提取;运动分割;动态时间规正
一、背景介绍 步态是指人们行走时的方式，这是一种复杂的行为特征。罪犯或许会给自己化装，不让自己身上的哪怕一根毛发掉在作案现场，但有样东西他们是很难控制的，这就是走路的姿势。英国南安普敦大学电子与计算机系的马克·尼克松教授的研究显示，人人都有截然不同的走路姿势，因为人们在肌肉的力量、肌腱和骨骼长度、骨骼密度、视觉的灵敏程度、协调能力、经历、体重、重心、肌肉或骨骼受损的程度、生理条件以及个人走路的"风格"上都存在细微差异。对一个人来说，要伪装走路姿势非常困难，不管罪犯是否带着面具自然地走向银行出纳员还是从犯罪现场逃跑，他们的步态就可以让他们露出马脚。 人类自身很善于进行步态识别，在一定距离之外都有经验能够根据人的步态辨别出熟悉的人。步态识别的输入是一段行走的视频图像序列，因此其数据采集与面像识别类似，具有非侵犯性和可接受性。但是，由于序列图像的数据量较大，因此步态识别的计算复杂性比较高，处理起来也比较困难。尽管生物力学中对于步态进行了大量的研究工作，基于步态的身份鉴别的研究工作却是刚刚开始。步态识别主要提取的特征是人体每个关节的运动。到目前为止，还没有商业化的基于步态的身份鉴别系统。 二、相关研究 信息融合：感知融合是人类感知外部世界的本能之一。人类可以非常自然地运用这一能力把来自人体各个感知器官眼耳鼻四肢的信息图像声音气味触觉组合起来并使用先验知识去估计理解和识别周围的环境以及正在发生的事情。融合理论正是对人类这一本能的模仿旨在利用计算机技术对按时序获得的多源观测信息在一定准则下加以自动分析综合以完成所需的决策和估计任务而进行的信息处理过程。 信息融合的基本原理就像人脑综合处理信息一样充分利用多源信息通过对这些多源的观测信息的合理支配和使用把多源信息在空间或时间上的冗余或互补依据某种准则来进行组合以获得被测对象的一致性解释或描述。按照信息抽象的个层次可将信息融合分为3级（像素级融合特征级融合和决策级融合）。 像素级融合是在采集到的原始数据上进行的融合是原始测报未经预处理之前就进行的综合和分析是最低层次的融合。
桥梁结构健康监测 目录 1.桥梁结构健康监测的概念 0 2.桥梁结构健康监测系统 0 2.1.监测内容 0 2.2.数据传输 (1) 2.3.数据分析处理和控制 (2) 2.4.大型桥梁结构健康监测系统 (2) 2.5.桥梁结构健康监测的现状与发展方向 (3) 3.桥梁结构健康监测系统的意义 (4) 3.1.桥梁结构健康监测系统的主要作用包括： (4) 3.2.桥梁健康监测意义 (5) 4.现有桥梁结构监测系统存在的问题 (5)
5.结语 (6) 桥梁结构健康监测 1.桥梁结构健康监测的概念 交通是社会的经济命脉，桥梁是交通的咽喉，交通不畅会制约社会的经济发展，所以保障桥梁的功能性、耐久性，尤其是安全性至关重要。为保证桥梁安全运行、避免严重事故发生,对桥梁结构进行健康监测应运而生，桥梁结构健康监测是以科学的监测理论与方法为基础，采用各种适宜的检验、检测手段获取数据，为桥梁结构设计方法、计算假定、结构模型分析提供验证；对结构的主要性能指标和特性进行分析，及早预见、发现和处理桥梁结构安全隐患和耐久性缺陷，诊断结构突发和累计损伤发生位置与程度，并对发生后果的可能性进行判断与预测。通过对桥梁结构健康状态的监测与评估，为桥梁在各种气候、交通条件下和桥梁运营状况异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理措施提供依据，并通过及时采取措施达到防止桥梁坍塌、局部破坏，保障和延长桥梁的使用寿命的目的。 2.桥梁结构健康监测系统 2.1.监测内容 数据采集与测量的内容主要为：变形(沉降、位移、倾斜)、应力、动力特性、温度、外观检测等。 1)变形监测 采取适宜的测量手段，对桥梁主体结构关键部位的沉降、位移、倾斜量进行监测。 常用监测变形的方法有：导线测量法、几何水准测量法、GPS测定三维位移量法、自动极坐标实时差分测量法和自动全站仪三维坐标非接触量测等。 2)应力监测