混凝土结构的损伤诊断方法

第３８卷第８期　２０１０年８月　同济大学学报（自然科学版）　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＴＯＮＧＪＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡｎＪＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ）　Ｖｏ１．３８　Ｎｏ．８　Ａｕｇ．２０１０　

文章编号：０２５３—３７４Ｘ（２０１０）Ｏ８—１１０３—０５　ＤＯＩ：ｉ０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３—３７４ｘ．２０１０．０８．００１　

修正的钢筋混凝土结构Ｐａｒｋ．Ａｎｇ损伤模型　

陈林之，蒋欢军，吕西林　

（同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海２０００９２）　

摘要：针对钢筋混凝土结构Ｐａｒｋ—Ａｎｇ损伤模型在上下界不　收敛的问题提出了修正形式，然后利用美国太平洋地震工程　研究中心的钢筋混凝土柱试验数据库和作者完成的试验，研　究了修正后损伤模型组合系数的取值，并根据试件的轴压　比、剪跨比和箍筋横向约束指标等进行非线性回归分析，得　到该系数的经验表达式．对比研究表明相对于Ｐａｒｋ—Ａｎｇ模型　而言，采用修正后的模型计算的试验破坏点的损伤指标均值　更接近于ｌ，离散性较小，能更好地反映钢筋混凝土结构的损　伤水平．最后对建筑结构中常见的钢筋混凝土构件给出了组　合系数的建议值．　

关键词：钢筋混凝土结构；地震损伤；损伤模型　中图分类号：Ｐ　３１５．９５７　文献标识码：Ａ　

Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｐａｒｋ－Ａｎｇ　Ｄａｍａｇｅ　Ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　

Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　

Ｌｉｎｚｈｉ，ＪＩＡＮＧｔｔｕａｎｊｕｎ，ＬＵＸｉｌｉｎ　（Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｆｏｒ　Ｄｉｓａｓｔｅｒ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｆｏｒｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐａｒｋ—Ａｎｇ　ｄａｍａｇｅ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ（ＲＣ）ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｉＳ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｗｉｔｈ　ａ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｏｎ—ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ　ａｎｄ　ｌｏｗｅｒ　ｌｉｍｉｔ．Ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｉＳ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｙｃｌｉｃ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ＲＣ　ｃｏｌｕｍｎｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐａｃｉｆｉｃ　Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ（ＰＥＥＲ）ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒｓ’ｔｅｓｔｓ．Ａｎ　ｅｍｐｉｒｉｃａｌ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｉｓ　ｄｅｒｉｖｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｏ　ｒｅｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｘｉａｌ　ｌｏａｄ　ｒａｔｉｏ．ｓｈｅａｒ—ｓｐａｎ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ　ｉｎｄｅｘ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｓｔｅｅ１．Ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｍｏｄｅｌｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈａｔ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｍｏｄｅｌ，ｄａｍａｇｅ　ｉｎｄｉｃｅｓ　ａｔ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｔｅｓｔｓ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｍｏｄｅｌ　ｈａｖｅ　ｍｅａｎ　ｖａｌｕｅ　ｃｌｏｓｅｒ　ｔｏ　１　ａｎｄ　ｓｍａｌｌｅｒ　ｓｃａｔｔｅｒ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄａｍａｇｅ　ｌｅｖｅ１　ｏｆ　ＲＣ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｂｅｔｔｅｒ　ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｍｏｄｅ１．Ａｔ　ｌａｓｔ，ｔｈｅ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｉｓ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ　ｆｏｒ　ｏｒｄｉｎａｒｙ　ＲＣ　ｍｅｍｂｅｒｓ　ｉｎ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．　

土木工程结构损伤诊断研究进展

摘 要：在中国步入了21世纪之后，各个城市中的各种建筑如雨后春笋般拔地而起，一步一步走向国际化。随着居住房屋、建筑工业厂房、道路桥梁以及基本建筑逐渐更新，逐渐发展进步的建筑模式成为了社会建设工程大力发展的目标。如何正确分析坏损建筑结构，成为了本文的研究对象。所以，如何分析损伤建筑和正确实施工程，减少事故的发生，已经成为了土木工程学发展的重要研究目标。更好的分析出土木工程中结构损伤的问题，能更好的带动建筑工程的发展。

关键词：土木工程；结构损伤；诊断研究

前言

就土木工程本身而言，其结构中的不确定性因素很多，大大高于航天工程和机械工程，因其建筑规模比航天、机械工程要小很多，这就导致了其质量不够大、振动频率及振幅较高，再加上自然环境对其的影响较大，土木工程结构没有损伤那是不切实际的，所以需要加大检测的力度与次数，来预防土木工程的损伤及对其结构的影响。目前，以目测检测、超声波和X射线检测，都无法真正意义上的检测整个土木工程结构，只能检测部分结构中的受损状况，无法完全预报因其结构的损伤而导致的整体土木建筑结构的性能退化。

1 土木工程结构损伤的诊断方法

1.1 利用动力参数诊断

对于土木工程结构中的损伤检测与健康检测来说，其目的不仅仅是检测出损伤处的存在，还要能够标明损伤位置以及表象出损伤处的具体信息。因此，我们需要将观察检测到的具体动力学参数与建筑结构的基本参数进行比较，利用频率、振型、传递函数、功率函数、MAC、COMAC、ETR等参数来进行比较，并判断在这些动力参数中，哪一个是最有可能发生变化的真实状况，并加以确定。

以一个真正存在于现实中的土木工程结构而言，是无法用一个或几个动词参数的比对进行损伤为止的诊断的。直到目前为止，人们还不能够很好的利用动力参数诊断法来进行土木工程的损伤诊断，这一切都是建立在理论可行的基础上而提出的假设，虽然也在实际工程中运用过此疗（方）法，但动力参数法的表现却是不太理想的。频率的测量在一个实际的工程结构中是比较准确的，但是这种方法测量出来的数据，其对于损伤处的敏感性不大，无法完全验证结构是否损伤；振型对于局部的损伤很敏感，但是却难以准确测量。就目前的动力参数诊断法而言，或许还需要进一步的科学研究，并进行实际结构实验，找到更敏感、更好测量动力学参数，才可以对（为）土木工程结构损伤诊断做出更好的贡献。

第２８卷第２期　２００８年６月　安徽理工大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｎｈｕｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　Ｖｏ１．２８　ＮＯ．２　Ｊｕｎ．２００８　

混凝土桥梁的损伤诊断与承载力评估　

白应华　

（湖北工业大学土木工程与建筑学院，湖北武汉４３００６８）　

摘要：基于结构振动理论和系统识别技术的桥梁健康监测系统已显示出了良好的发展前景。　

主要阐述了钢筋混凝土桥梁损伤的五种诊断方法，即振动模态参数识别法、动力响应及动力系　

数法、超声波法、冲击回波诊断法和自然电位法，并对这些方法的特点和应用作了比较。同时提　

出了混凝土损伤识别的四种方法，即模型修正法、动力指纹分析法、神经网络法和专家系统法，　

并系统介绍了这四种方法的特点。通过对钢筋混凝土桥梁的损伤诊断和损伤识别，正确客观的　

评估桥梁的承载力和安全状况。最后介绍了国内外几种典型的评估桥梁承载力的理论和方法，　

并对其发展趋势作了展望。　

关键词：混凝土桥梁；损伤诊断；承载力评估　’　‘　

中图分类号：Ｕ４４１．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２．１０９８（２００８）０２。００３４—０４　

Ｄａｍａｇｅ　Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ　ａｎｄ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｂｒｉｄｇｅｓ　

ＢＡＩ　Ｙｉｎｇ—ｈｕａ　

（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｈｕｂｅｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ　Ｈｕｂｅｉ　４３００６８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅ　ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｄｅｎｔｉｆｉ—　

ｃａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ　ｉｔｓ　ｇｏｏｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｏｆ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｆｉｖｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ—　

肩袖损伤的诊断和治疗方法详解

肩袖损伤是肩关节外科的常见病，其发病率依据不同的文献报告为5%-39%。作为上肢的活动枢纽，肩关节决定了整个上肢的活动范围和活动的空间精确度。而肩袖肌群作为肩关节空间位置精确控制的主要动力因素之一，对肩关节的功能发挥起着至关重要的作用。因此肩袖损伤会使肩关节产生不同程度的功能障碍并伴有疼痛，严重影响患者的日常生活能力和生活质量。然而，目前在国内对于该疾病的认识还处于相对滞后的阶段。

北京天民针刀医学研究院将就肩袖损伤的解剖、病因、诊断和治疗进行概述。

一、肩袖的解剖和功能

1、解剖肩袖由前方的肩胛下肌（止于肱骨小结节），上方的冈上肌（止于肱骨大结节的上部，superior facet），后方的冈下肌（止于肱骨大结节的中部,middle facet）和小圆肌（止于肱骨大结节的下部,inferior facet）构成。它们在接近止点的位置与关节囊相愈着并相互融合形成袖套样结构包绕在盂肱关节的周围。

2、功能同髋关节相比，肩关节活动度更大，但内在稳定性低。肩袖的存在为肩关节提供了良好的内在稳定性和精确的空间位置控制能力。在进一步谈肩袖的功能之前，我们先来认识一下Inman[1]在1944年提出并由Burkhart在1993年进一步完善的力偶平衡理论。

力偶平衡包括了两个方面的内容:

（1）在冠状面上的平衡：位于肩关节旋转中心下方的肩袖肌肉，包括肩胛下肌的下部、冈下肌的下部和小圆肌的全部，所产生的力矩能够与三角肌产生的力矩平衡，使合力的方向指向关节盂的中心，抵抗三角肌收缩产生的向上的牵引力，维持了肩关节在上举过程中的稳定。

（2）在轴面上的平衡：指位于前方的肩胛下肌与位于后方的冈下肌和小圆肌的力矩平衡。也即所产生的合力方向指向关节盂的中心。使肩关节能够在活动范围内的任意空间位置保持稳定性。

肩袖的功能就是提供以上两个平面上的力偶平衡，满足肩关节的功能要求。