李 苗， 黄天立，任伟新

(中南大学 土木建筑学院，长沙 410075;2.高速铁路建造技术国家工程实验室，长沙 410075)

温度影响下基于主成分分析和模态柔度的结构异常检测

李 苗1，2， 黄天立1，2，任伟新1，2

(中南大学 土木建筑学院，长沙 410075;2.高速铁路建造技术国家工程实验室，长沙 410075)

在基于振动的结构损伤识别中，很多结构动力学的参数可用作损伤特征参数，如共振频率、振型、模态柔度等。结构损伤会引起损伤特征参数发生改变，但环境因素和运营条件的影响也会使这些特征参数发生变化，而且这种变化往往会掩盖结构自身损伤所引起的特征参数变化。如何剔除或减少诸多环境因素的影响，得到结构本身的真实状况(有损或无损)，成为了桥梁损伤检测和健康监测中的一个关键问题。选用对结构损伤较为敏感的模态柔度作为损伤特征参数，通过数值模拟算例对比分析了结构局部损伤和温度变化对模态柔度的影响;对结构在不同状态下的模态柔度进行主成分分析，用残差建立其统计分布模式，用统计模式识别的方法识别模式差异，实现考虑环境因素影响的结构异常检测。结果表明，若不考虑温度对模态柔度的影响，易对桥梁结构的健康状况产生误判;运用基于主成分分析的结构异常检测方法可有效剔除温度对模态柔度的影响，实现结构异常的检测。

主成分分析;异常检测;温度影响;模态柔度

桥梁结构健康监测过程需要在一个较长的时间段内通过一些传感器对系统的响应进行采集，从这些响应信号中提取出对结构损伤比较敏感的特征，并对这些特征进行统计分析，区别损伤与非损伤结构，达到损伤识别和结构健康监测的目的［1－3］。……