摘要
土木工程结构在服役期间受到不同类型荷载的影响，对结构造成一定程度的损伤。如果不及时对长时间运营的结构进行健康监测和维护，结构容易发生局部破坏甚至整体倒塌。这对人民的生命安全构成了威胁。近年来，土木工程结构逐渐趋于大型化和复杂化，需要大量的传感器获取整体结构响应，再进行损伤识别。这种损伤识别方法不仅效率低下且经济性较差。因此，针对大型复杂结构进行损伤识别具有重大的研究意义以及工程应用价值。 然而，损伤识别的研究也具有很大挑战性。一方面，在损伤识别过程中，含有待识别参数的高维结构刚度矩阵的反演困难且耗时较长；另一方面，由于结构损伤识别的目标方程复杂，导致目标方程的优化难以收敛。鉴于此，本文以钢桁架结构为研究对象，使用基于静力响应的损伤识别方法对其进行识别损伤，提出了基于刚度分离法的损伤识别方法，并比较分析了刚度分离法在空间钢桁架结构损伤识别中的优势。本文的主要工作及相关结论如下： (1) 研究了基于静力响应的钢桁架结构损伤识别方法。采用两种优化方法对平面钢桁架结构和空间钢桁架结构损伤识别的目标方程进行了最优化分析，确定了钢桁架结构的损伤情况，并利用平均相对误差(MRE)对识别结果进行了分析。结果表明：该方法可以准确识别钢桁架结构的损伤程度。 (2) 提出了一种基于刚度分离法的空间钢桁架结构损伤识别方法。利用位移响应作为子结构的边界条件，将子结构从整体结构中分离，再对子结构单独进行损伤识别。结果表明：刚度分离法可以准确识别结构的损伤程度，且对同一个结构有多种分离方式。这展现了该方法的有效性及灵活性。 (3) 对比了直接损伤识别法和刚度分离法的识别迭代步数。采用直接损伤识别法和刚度分离法分别对同一个空间钢桁架结构进行损伤识别，并对两种损伤识别方法的识别结果进行对比。结果表明：刚度分离法可以有效降低待识别结构的矩阵维度，并且有效降低两种优化识别的步数，提高损伤识别的效率。 (4) 运用刚度分离法解决了大型空间钢桁架结构损伤识别的难点。运用刚度分离法成功识别了大型空间钢桁架结构的损伤程度，有效降低损伤识别的时间成本及经济成本。
NETL