码头作为我国重要的交通基础设施,其结构可靠性直接关系到水运交通的安全运营,但由于很多码头结构长期服役,损伤日积月累,已经影响到港口安全生产和平稳运行,因此码头结构的损伤识别成为当前工程界关注的热点。本文采用理论分析、有限元数值模拟、信号处理等方法,通过对无损伤状态和损伤状态下码头单桩结构和单排架结构的动力响应、时频能量谱和损伤特征进行深入分析和研究,提出了确定结构损伤是否存在的加速度能量分布分析方法和基于动力响应的单排架结构损伤识别方法。主要研究内容及成果如下:(1)根据码头单排架结构的工程特点,结合有限元理论和码头结构的本构模型,建立了无损伤状态和损伤状态下的码头单桩结构和单排架结构动力响应有限元分析模型,并拟定了单桩结构和单排架结构动力响应分析的激励方式、激励力的大小与特征响应点位置。(2)基于无损伤和损伤状态下单桩和单排架动力响应分析模型,分别对无损伤和损伤状态下的单桩和单排架结构进行了模态分析和瞬态动力学分析,计算得到了不同工况下结构的固有频率、周期参数以及位移、速度、加速度响应曲线,通过对比分析无损伤和损伤状态下结构响应特征,提出了将加速度响应作为结构损伤识别的主要依据。(3)通过对比研究无损伤和损伤状态下单排架结构不同受力位置及不同响应点接收到的加速度响应信息特征,得出单排架结构在受到幅值为2000N的瞬态荷载时,距离受载点2m至3.5m范围内,损伤的响应特征较为明显。通过在单排架结构的不同位置施加瞬态动荷载,分析结果表明在桩身正上方表面位置及横梁中间表面处施加瞬态动荷载时,基于加速度响应特征获得的结构损伤识别效果较好。(4)基于小波能量谱理论和动力响应分析结果,通过对单桩和单排架结构的加速度频谱、时频能量谱等的对比分析,得到了不同结构对应的加速度能量谱变化规律。通过对结构加速度能量谱变化规律的分析,结果表明加速度能量谱特征与损伤的属性具有密切相关性。在此基础上,提出了确定损伤是否存在的加速度能量分布分析方法。(5)基于傅里叶变换原理,推导提出了单桩和单排架结构损伤识别的特征参数(A=a/mag2),通过对比分析无损伤和损伤结构的损伤识别特征参数曲线,获得了特征参数主频变化和能量谱分布的相关性。在此基础上,提出了基于动力响应的单排架结构损伤识别方法。(6)为了验证本文提出的损伤识别方法的可靠性,依托实际工程,通过现场质量检测,获得了现场加速度测量数据,分析了测试信号的时频能量谱特征和损伤特征参数,并利用本文提出的基于动力响应的单排架结构损伤识别方法,对工程结构进行了损伤识别。应用结果表明,本文提出的单排架损伤识别方法是可行的。