张弦梁是由上部刚性拱桁架与下部柔性拉索通过撑杆组合而成的一种空间杂交结构形式,被广泛应用到体育馆、候车厅等大跨钢屋盖结构中。随着运营时间的增长,越来越多的张弦梁结构将出现安全评估与维修加固的需求,尤其此类结构一旦出现损伤会对重要工程的安全使用产生较大影响,甚至可能引起连续倒塌,因此研究张弦梁结构在运营期的损伤识别具有重要的现实意义。但张弦梁结构中存在拉索、撑杆和桁架等不同类型杆件,受力机理更加复杂,其损伤识别与常规桥梁式结构或多高层建筑结构存在明显差异,目前相关的理论和试验研究仍然较少。为此,本文针对张弦梁结构特点,结合下部索撑体系和上部桁架杆件敏感性分析,提出适用于张弦梁结构的基于模态参数的损伤组合识别方法,开展张弦梁考虑不同类型损伤工况的损伤识别试验,并针对实际工程应用进行损伤识别的数值模拟验证,主要内容包括:(1)通过正则化频率变化率、曲率模态差以及模态柔度差曲率等损伤识别方法的理论分析,研究三种损伤识别指标的优缺点与适用性,为张弦梁结构下部索撑体系和上部桁架杆件分别选取适合的损伤识别指标奠定基础。(2)建立张弦桁架结构ANSYS有限元分析模型,利用概率设计模块(PDS)对有限元模型各部分杆件单元进行敏感性分析,研究上部桁架结构部分、下部索撑结构部分、弦杆焊缝部分以及拉索预应力等参数对结构固有频率的影响程度,为选取适合的损伤识别和确定结构损伤预设位置提供依据。(3)基于杆件敏感性分析结果以及各损伤识别方法的适用性,提出适用于张弦桁架结构的损伤组合识别方法:应用正则化频率变化率指标对下部索撑部分进行损伤识别;应用曲率模态差和模态柔度差曲率对于上部桁架部分进行损伤识别;在有限元模型中实现桁架部分损伤、索撑部分损伤、焊缝损伤以及拉索预应力损失等各类不同损伤的数值模拟,开展不同损伤工况下的损伤识别分析,验证各损伤识别指标对张弦桁架结构各部分的损伤识别可行性,从而验证张弦桁架结构损伤组合识别方法的有效性。(4)设计并完成了两榀6m跨张弦桁架结构缩尺模型的损伤识别试验研究,对不同截面尺寸的两榀模型进行了损伤组合识别方法的验证,结合有限元模型的杆件敏感性分析结果确定试验结构杆件损伤位置,设计多种损伤工况,包括桁架部分损伤、索撑部分损伤以及拉索预应力损失等。按照各工况顺序对结构模型进行试验模态分析,采用冲击力锤对结构进行力锤激励。对比试验结构无损工况测得的模态数据与有限元模拟无损工况获得的模态数据,验证模型的正确性,通过试验测得各工况模态数据,验证了各损伤识别指标在该试验中损伤识别的有效性,为后续工程应用提供依据。(5)针对某火车站张弦梁雨棚结构进行实际工程的损伤识别分析,对工程结构进行模态分析,研究其动力特性,建立下部索撑结构部分的频率指纹库,获取各工况桁架部分振型数据,应用本文提出的损伤组合识别方法分别对索撑部分损伤、桁架部分损伤进行损伤识别研究,取得较好的损伤识别效果。