基于多普勒雷达振动检测技术的预应力钢结构安全评估方法研究

The purpose of this topic is to perform a security assessment of existing prestressed spatial structure and adopt innovative research on the detection method to solve the practical problems of prestressed spatial structure detection. It aims to develop a set of remote, non-contact technology and equipment detecting doppler frequency of the vibration and establish a new system of security detection among domestic and foreign large-scale public buildings. This system includes theoretical study on the security assessment, research on technology of doppler radar and research on the evaluation method. Theoretical study on the security assessment includes evaluation of structural safety problems and random vibration problems, which provides standard and basis for the evaluation of structural safety. The development of doppler testing technology is a rapid and simple means of detecting field test. The ultimate goal of the subject is to form a rapid method of structural safety evaluation, which determines the safety of the structure through a simple dynamic parameters.

本课题旨在对既有预应力空间结构进行结构安全评估，对检测方法进行创新性研究，解决既有预应力空间结构检测实际问题，研制一套具有远距离、非接触式特征的多普勒振动频率检测技术和检测装备，建立服务国内外大型公共建筑的安全检测新体系，该体系主要有3部分组成，安全评估理论研究、多普勒雷达测振技术研究，以及结构评估方法研究。其中结构安全评估问题与结构随机振动问题，构成结构安全评估的理论研究内容，该部分研究内容为结构安全评估提供标准和依据；多普勒远距离测试技术开发，提供满足现场测试的快速简易检测手段，本课题最终目标是形成结构安全评估快速方法，通过简单动力参数判定结构是否安全，是否需要进一步进行构件检查。

预应力空间结构在大型公共建筑中应用广泛，大跨空间结构其所处环境状况复杂，发生损伤和破坏的潜在危险性较大，然而，目前还没有高效快捷的检测技术与系统的安全评估方法。为解决既有预应力空间结构检测与安全评估的实际问题，本项目通过理论方法-数值模拟-性能试验相结合，从安全评估理论、多普勒雷达测振技术和结构评估方法三个方面开展研究。建立了基于传递函数的损伤识别理论，并根据损伤识别理论的需求，提出了结构检测的测点布置和测量方式原则；以张弦结构为典型预应力空间结构案例，建立了预应力钢结构安全评估方法体系，形成了由杆件敏感性分析、损伤组合识别方法研究和损伤分析评估构成的评估体系；研制了具有远距离、非接触式特征的多普勒振动频率检测技术和检测装备，设计并实施了预应力张弦结构的损伤测试，验证了非接触式测试技术应用于张弦结构测试的有效性和高效性；研究成果应用于北京北站站台张弦雨棚结构测试，提供了满足现场测试的快速简易检测手段和有效的结构安全评估方法，应用效果良好。