近年来,基于动力特性的结构损伤诊断方法已经成为土木工程学科十分活跃的研究新领域,许多研究成果已经成功的应用到实际工程中并取得了良好的效果。目前国内外关于钢筋混凝土梁的损伤识别进行了大量的研究并取得了一定的成果,但对于钢筋混凝土柱高温损伤研究的资料较少。本课题研究的是基于动力理论的钢筋混凝土柱火灾损伤识别,并选择合理的模态参数对损伤进行定量评价,以达到对结构的损伤程度进行有效研判的目的,从而确保结构的正常使用。本文对两端简支边界条件下的钢筋混凝土柱在高温前后的模态数据进行分析,对由高温引起的损伤进行了评估。本文主要的研究内容和成果如下:1.目前对于梁式结构的损伤识别主要有两种梁理论模型(Euler-Bernoulli梁理论模型、Timoshenko梁理论模型);首先分析了两种梁理论模型的特点,明确了其各自理论的适用范围;其次本文在Timoshenko梁模型的基础上,基于动力学理论分析了试验柱考虑轴向力、偏心距影响的振动方程,求解该振动微分方程得到了具有偏心距和轴向力两种影响因素下的简支柱自振频率解析解。理论计算结果表明:柱子的固有频率随着轴向力的增大而减小,且Timoshenko梁模型考虑了转动惯量与剪切变形对柱子固有频率减弱的影响,因此解析解中前三阶频率之比相较于Euler-Bernoulli梁模型前三阶频率之比1:4:9变小。2.火灾对试验柱造成的损伤主要是高温使得混凝土弹性模量改变,而引起试验柱抗弯刚度的损失;混凝土柱刚度的损失主要与温度场有关,为了简化计算,将单面受火柱内部温度变化看做一维热传导温度场,而温度场是关于时间的函数,即刚度与受火时间也存在一定的联系;然后将刚度沿钢筋混凝土柱横截面高度方向积分,最终可得火灾下混凝土柱刚度随时间变化的规律;理论分析表明随着受火时间的增加刚度损失越大,火灾前后模态参数的改变也越大。3.在火灾作用下受火面的部分混凝土由于高温损伤而退出工作,这使得混凝土柱的截面惯性矩发生改变;由于截面惯性矩的变化使得柱截面抗弯刚度也会变化,进而结构的动力特性也随之发生改变;通过截面惯性矩的改变引入损伤深度d,将其带入刚度随时间变化的规律,即可得到火灾损伤深度d与受火时间的关系,理论结果表明:当t(28)0时,可知损伤深度d=0,并随着受火时间的增加损伤深度也逐渐增大。受火面部分混凝土由于高温损伤而退出工作,混凝土柱由轴心受压变为小偏心受压状态,偏心距的改变也会影响其自身的动力特性。4.设计制作了5根钢筋混凝土柱,其中1根为常温对比试件,4根为受火试件,分别进行了火灾试验及火灾前后的模态试验,试验结果表明:(1)轴向压力使得柱子固有频率减小,偏心距使得柱子固有频率增加,对于一般构件而言轴压力的影响大于偏心距的影响,即柱的固有频率总是减少的;(2)由试验数据可知一阶频率对结构的损伤最为敏感,且包含的损伤信息也最多,故在实际工程中的损伤检测利用一阶频率的变化量识别效果最佳;(3)受火时间对柱的劣化作用能够通过固有频率的显著降低而反应出来,当受火1.5h时基频降低30%左右,当受火2h时基频降低40%左右;(4)由振型得到的COMAC值作为火灾后损伤指标,能够很好的反映结构的损伤位置,并对结构的局部损伤更加敏感。