大跨度钢管混凝土拱桥地震响应分析.pdf

侯斌等 ： 风机叶片结构健康监测研究 4 5 D OI ： 1 0 1 3 9 o 5 j e n k i a w j z 2 0 1 5 0 6 0 1 7 风 机叶片结构健康监测研 究 侯斌 ， 吴旺林。 ， 杜永峰 1 兰州理工大学防震减灾研究所 ， 兰州7 3 0 0 5 0； 2 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾 教育部工程研究中心。 兰州7 3 0 0 5 0； 3 香港理工大学深圳研究院 。 广东深圳5 1 8 0 5 7) 【 摘要】 目前基于L a m b 波风机叶片结构健康监测研究中主要存在两个方面问题 ： 损伤指标敏感性不足和环 境条件变化对监测结果的影响。针对这两个问题， 通过试验研究， 确定了两种损伤指标对不同损伤形式的敏感性， 提 出可以通过建立损伤指标和损伤形式档案来克服单一指标对多种损伤形式敏感性不足的问题； 为了克服环境条件变 化对监测结果的影响， 提出了累计趋势瞬时空间基准法， 并通过具体试验对此方法的有效性进行了验证。 【 关键词】 风机叶片； L a m b 波； 结构健康监测 ； 损伤指标； 环境变化 【 中图分类号】 1 1 3 3 1 1 3 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 5 ) 0 6 0 0 4 5 0 4 为了应对全球变 暖和能源危 机 ， 风能 获得 了较快 的发展。风力 发 电机是 把风 能转 换 为 电能 的动 力机 械， 叶片作为风力发电机的一个非常关键的部件 ， 它 的造价要占到整个风机造价的 1 5 一2 0 。但 由 于其所处 自然环境的特殊性， 使得其易出现各种形式 的损伤。解决这一问题， 提高风机叶片耐久性的最好 方法就是使用各种结构健康监测( S H M) 技术， 对叶片 的状态进行实时监测。L a m b波损伤识别方法不但可 以同时检测结构内部和表面的损伤， 而且利用少量的 传感器， 就可以检测很大的范围。基于这些特性和优 点 ， 它非常适合应用于风机叶片的结构健康监测 。 在基于压 电 L a m b波的风机叶片结构健康监测 中， 目前主要存在两方面的问题 ： 一个是损伤特征提 取， 目前所采用的损伤指标一般只是对某些简单的损 伤形式较为敏感 ， 或者只是对某几种损伤形式敏感。 但是风机叶片的结构形式复杂， 组成材料多为各向异 性、 非匀质性的复合材料 ， 易出现的损伤形式也是复 杂多样 ， 这就对损伤特征值的提取提 出了更高的要 求； 另一个关键问题是如何处理系统现场环境和工作 条件变化对损伤识别结果的影响。在 L a m b波损伤识 别中， 需要有一个结构在无损伤状态下的基准信号， 但一般情况下， 结构损伤通常是在基准信号采集很久 以后才出现， 在这个过程 中， 系统现场环境和工作条 件是时常变化的， 这些变化也会引起 响应信号的改 变， 这就造成了损伤识别的困难。 本研究利用一小型 风力发 电机 叶片 ， 分别 进行 了 多种损伤形式下的损伤识别试验， 用两种不同的损伤 特征指标对采集到的信号进行了分析处理 ； 针对环境 变化对监测结果的影响， 提出了累积趋势瞬时空间基 准法， 并且通过试验对这一方法的有效性进行了验证。 【 基 金项 目】 深圳市科技研发资金基础研究计划项 目( J C 2 0 1 1 0 5 2 0 1 1 4 1 A) O 0O O O OO oO Oo 00 oO OO O O 0O OO OO OO 0O OO 00 o O OO 0O OO OO OO 00 0 O O0 0O 0O OO OO O0 O O OO O0 0O OO O o O0 OO OO OO 0O OO O O oO Oo O 固结模型相 比， 结构的自振周期延长， 对结构 的高阶 振型周期影响显著， 因此对于此类桥梁采用桩土共同 作用地震反应分析， 从经济角度比较合理。 ( 2 ) 在不同地震动输条件下， 结构动力反应分 析结果表明； 当考虑桩土相互作用时， 桥梁各控制截 面内力均有所减小， 但是位移响应有所放大， 由于受 边界条件的影响， 变化不是很大。 参考文献 1 P e n z i e n J ， S c h e ff e y C F， P a r e me l e e R A S e i s mi c a n a l y s i s o f b ri d g e o n l o n g p i l e s J J E n g M e c h A S C E ， 1 9 6 4 ， 9 0 ( 3 ) ： 2 2 3 2 范立础 桥梁抗震 J 上海 ： 同济大学 出版社 ， 1 9 9 7 3 N z a r i a n&S t o k e K H I n s i t u s h e a r w a v e v e l o c i t i e s f r o m s p e c t r a l a n al y s i s o f s u rf a c e w a v e c P r oce e d i n g o f t h e 8 t h w o r l d c o n f e r - e n 。 e o n E a r t h q u a k e En g i n e e ri n g S a n F r a n c i s c o C a l if o r n i a， 1 98 4： 313 8 4 关正 美 ， 石 伟 强 动三 轴试 验研 究 的动剪 切模 量 和 阻尼 比 J 山西建筑 2 o o 5 ， ( 3 1 ) ： 9 1 9 2 5 E l l i s E A， S p r i n g ma n S M Mo d e l l i n g o f s o i l s t r u c t u r e i n t e r a c t i o n f o r a p i l e b ri d g e a b u t m e n t i n p l a n e s t r a i n F E M ana l y s e s J ( C o m p u t G e o t e e t ， 2 0 0 1 ， 2 8： 7 9 6 胡 大林 ， 黄小 国， 赵国辉 ， 等 考 虑结构 一水相 互作用 的连 续 刚构桥水平地震反应分析 J 建筑科学与工程学报， 2 0 0 8 ， 2 5 ( 2 ) 7 P e n z i e n J ， S c h e ff y C F， P a r me l e e R A S e i s mi c a n a l y s i s o f b ri d g e o n l o n g p i l e J P r oc A S C E ， 1 9 6 4 ， 9 0 ( E M 3 ) ： 2 2 3 2 5 4 收稿 日 期 2 0 1 5 0 1 1 3 作者 简介 王立宪 ( 1 9 7 7一) 男 ， 甘肃靖远人 ， 博士研究 生， 讲 师， 研究方向： 结构健康监测。