[00704500]基于有限信息的结构健康快速诊断技术及应用

主要技术内容：1)基于理论和试验研究，研究了混凝土破坏模式及混凝土性能检测的影响因素，了解了温度等环境和测量因素对检测结果的影响，得到了-10℃-30℃时温度对超声波波速测试的影响系数。2)基于理论和试验研究，提出了一种从机理出发研究混凝土疲劳损伤过程的方法，兼顾混凝土样本个性的影响。揭示了钢筋混凝土柱的损伤失效规律，即其体现出双拐点三阶段特征。实验研究发现钢筋混凝土柱疲劳损伤稳态积累与非稳态变化的临界损伤变量Dn值均为0.5左右，且其损伤稳态扩展阶段的斜率约为0.416，同时该临界损伤变量值和损伤稳态扩展阶段的斜率与疲劳周次无关。3)得到了钢筋混凝土柱疲劳损伤第二阶段的演化方程。建立了与混凝土强度有关的内部损伤变量和与超声波波速有关的外部损伤变量之间的关系。4)应用可靠度理论建立了基于承载力极限状态方程和基于损伤变量极限状态方程的两种寿命评估方法，并据此对实际工程中的典型的疲劳荷载作用下的钢筋混凝土梁疲劳损伤寿命进行了预测。5)基于跨尺度相关统计技术，通过对结构损伤特征信息评价的数据挖掘的研究，提出了损伤局域化范围和局域化损伤程度的评价方法。6)通过对海量结构测试数据的分析，提出了有效信息筛选方法，实现了海量数据的有效筛选并确定高效的结构损伤评价指标。7)通过对结构基本力学特征的分析，针对结构特殊位置损伤难以识别问题，提出了基于信息拓展、信息截断的数据挖掘方法，实现了结构全尺度损伤定位与定量。技术经济指标：1)考虑到研究者基于混凝土疲劳加载下刚度、变形等的演化特征，建立评价混凝土寿命的方法，在实际工程中应用十分不便。该研究以超声波波速测试为切入点，对混凝土寿命进行评估。该方法优点是物理概念清晰直观，操作方便快捷、简单易行，同时不影响生产作业的连续性进行。最大的突破是揭示了混凝土疲劳破坏的临界损伤变量，使得钢筋混凝土的寿命评估变得更加简单明确。2)克服结构检测中信息量较大、损伤局域化特征难以评估和表征的特点，提出了损伤局域化程度的跨尺度评价方法。该方法的优点是基于整体检测信息的统计处理，实现对结构损伤局域化程度的评价。突出特点是能够对损伤局域化程度进行定量描述。3)克服了结构特殊位置损伤难以识别问题，基于信息拓展、信息截断的数据挖掘方法，实现了结构全尺度损伤定位与定量。推广应用及效益情况：1)该课题关于钢筋混凝土梁疲劳寿命评估方面的研究，已通过河北省建设厅组织的成果鉴定，达到国际先进水平。该项目于2005-2010年在秦皇岛港股份有限公司第六港务分公司翻车机定位车轨道梁寿命评估、翻车机房主体钢筋混凝土结构寿命评估及秦皇岛市建设大街新开河桥桥梁加固等多项工程中应用，间接经济效益总额达到9074.8多万元。该课题研究成果能够为重大工程的决策提供可靠的依据，减少经济损失，社会效益显著。同时发表高水平学术论文8篇，其中SCI、EI和ISTP收录6篇，丰富了结构健康检测领域的基础理论。