摘 要：，本文对三塔两跨悬索桥进行健康监测和损伤识别。论文首先对有限元模型进行结构动力特性分析，然后计算主缆各点以相对模态柔度为基础的损伤指数和模态柔度差值，最后分析了损伤曲线的损伤分布规律，并得到主缆最易发生损伤的部位。结果表明，在横向振型的特性下，悬索桥主缆容易在中塔部位发生损伤，在面内振型的特性下，主缆损伤处易向跨中偏移。得出的结论：以相对模态柔度为基础的面内损伤指数对主缆某些损伤工况能够较好识别，而面内模态柔度差值主缆损伤规律和横向模态柔度差值的主缆损伤规律对中塔呈对称分布。
关键词：三塔悬索桥；振动特性；模态柔度；损伤指数
环境负荷特性和随机行为的变化引发了桥梁结构的恶化，导致桥梁功能上的使用故障，增加其检修维护的造价[1]。在桥梁运营早期，对悬索桥的损伤进行检测，并对损伤部位进行必要的加固措施,能够有效的防治悬索桥的破坏。Raghavendrachar和Aklan[2]通过对三跨混凝土桥的理论计算分析和实验验证，得出在局部损伤工况下模态柔度比固有频率和位移模态敏感性更强的结论；而在基于模态柔度变化的损伤识别情况下，将简支梁的数值模拟和实验对比，我们只需测得结构的前两阶的模态，就可以很好的识别结构的损伤[3]；随后Whalen[4]和 Biswas[5]通过仿真计算和模型实验验证了基于模态柔度变化的损伤定位方法的正确性；在进行木结构损伤程度检测时，Choi[6]利用模态柔度的改变提出了一种新型的混合算法；与此同时基于损伤检测的模态柔度差值（MFD）能够很好地定位梁板结构的损伤也得到了证实[7];马立元[8]从理论上提出了一种基于模态柔度差值的损伤指标，能够有效地定位直管损伤的情况；Wahalathantri[9]在混凝土裂缝检测时提出以相对模态柔度为基础的损伤指数（DI）的新型算法；在对悬臂梁进行有限元分析时，发现模态柔度与结构的模态振型有关[10]；Wasanthi R[11]通过一座两塔悬索桥模型试验和数值分析验证了面内振型的损伤指数的正确性；邓扬[12]基于D-S证据理论对模态柔度和模态应变能指标进行数据融合,并以苏通大桥扁平钢箱梁为分析对象,对融合后损伤定位指标的应用效果进行了讨论。
尽管模态柔度差值和以相对模态柔度为基础的损伤指数理论在实验分析和仿真计算中能较为准确地检测结构的损伤，但在三塔悬索桥损伤检测中还未得到证实。本文主要通过建立三塔悬索桥的有限元模型进行模拟，得到三塔两跨悬索桥主缆损伤响应规律，并且对是否可以通过模态柔度差值和损伤指数来对三塔悬索桥主缆的损伤规律进行论证。
作者：陈林强