结构健康监测与振动控制-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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结构健康监测与振动控制

项目名称：结构健康监测与振动控制
项目类别：国家杰出青年科学基金
批准号：50925828
申请代码：E080509
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2010-01-01-2013-12-31

项目负责人：朱宏平
负责人职称：教授
依托单位：华中科技大学
批准年度：2009

中文摘要：

长期从事结构振动分析与隔震减振、损伤检测以及健康评估等方面研究工作。系统地研究了建筑物基础隔震基本理论、基本力学性能、耐久性及实用设计方法，参与研制了我国第一个粘结与无粘结型叠层橡胶隔震支座；运用波动方法研究了建筑结构、桥梁结构、输电塔等结构在地震或风作用下的振动特性，提出了相应的振动控制措施；较好地解决了土木工程结构参数识别、损伤动力检测中若干关键基础理论问题，形成了一套使用方便的结构损伤识别集成系统。研究成果已应用于100多个土木工程结构，部分成果已被有关规范采纳。作为负责人正承担和完成了3项国家自然科学基金项目、1项国家十一五科技支撑计划重点课题和教育部新世纪优秀人才计划等纵向项目10余项；出版专著1部，发表学术论文201篇(其中SCI检索17篇,SCI刊源2篇,EI检索60篇,ISTP检索24篇)，作为第一完成人获2006年湖北省科技进步一等奖和2007年中国高校自然科学奖二等奖。

中文主题词：结构健康监测；结构损伤识别；压电传感；高阻尼橡胶隔震支座；隔震监测系统

英文摘要：

structural health monitoring；structural damage detection；PZT；high-damping isolated bearing；isolation monitoring system

英文主题词： structural health monitoring；structural damage detection；PZT；high-damping isolated bearing；isolation monitoring system

结论摘要：

所开展的研究工作“结构健康智能监测与新型隔震减振技术”是“土木工程结构防灾减灾”的重要组成部分，旨在建立复杂土木结构安全评估实时系统，研发性能稳定的新型高阻尼橡胶隔震装置。主要创新性研究工作包括系统研究了压电(PZT)传感器耐久性与温度稳定性，提出了使PZT传感器不受环境和主体结构影响的粘贴和植入式两种保护措施；分析了PZT片与混凝土结构机电耦合机理，建立了改进的压电传感 — 结构耦合理论模型，形成了基于PZT阻抗的混凝土微小损伤识别技术；系统研究了基于子结构的有限元模型修正技术，建立了基于子结构—有限元模型修正的结构损伤识别方法；通过引入并改进模糊数学理论建立模糊综合评价方法，确定健康状态评价指标与各指标判定基准，通过模糊隶属函数量化特征值与健康等级之间的隶属程度，由合适的模糊算子得到健康状态的定量化评价值，从而建立了基于局部-整体损伤信息的结构健康评估方法；通过调整橡胶内树脂等阻尼材料的性质和比例，完成了对温度不敏感的超高阻尼橡胶隔震支座研制；研究了加载顺序、激励频率变化、剪应变幅值、竖向压力、剪切模量等对高阻尼橡胶支座水平动态性能的影响，以及大变形后支座水平性能变化规律；在传统Koh-Kelly模型基础上通过改进其水平弹簧的本构模型，建立能够更加精确地模拟橡胶隔震支座力学行为的统一力学模型；提出了高阻尼橡胶支座试验滞回曲线的双线性和三线性模型模拟方法。在解决关键科学与技术问题的基础上,建立了基于整体-局部损伤信息的结构安全监测与评估系统，研制了高阻尼橡胶隔震支座和隔震效果监测系统。并成功应用到国家重大工程港珠澳大桥，以及厦漳跨海大桥、天津永定新河特大桥、武汉军山长江大桥、武汉阳逻长江大桥、内蒙小沙湾黄河大桥等多个重要工程中。研究成果是交通运输行业标准《公路桥梁超高阻尼隔震橡胶支座》，《公路桥梁铅芯隔震橡胶支座》的重要组成部分。发表基金资助的SCI检索论文23篇(其中9篇论文期刊影响因子位于土木环境交通学科前20%，被SCI论文他引22次，单篇最高他引7次) ；作为负责人获1项湖北省自然科学一等奖，并作为主要完成人获得1项教育部科技进步一等奖和1项省部级科技进步二等奖；作为第一完成人获得3项国家发明专利和1项实用新型专利，作为组织委员会主席或副主席主持了4个国际学术会议和3个国内学术会议，在6个国际学术会议和5个国内学术会议上作特邀报告。

成果综合统计