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桥梁的经常性安全巡检目前大多采用的是人工目测打分评估的形式，其有效性极大程度上依赖于维护管养工人的专业素质。为寻找一种相比人工经常性巡检更高效、客观、量化的人工安全巡检替代方法，智慧化感知桥梁安全状态，预防灾害事故发生，本文依托导师承担的国家自然科学基金项目“基于影像轮廓线叠差分析获取桥梁全息变形及结构状态演绎方法探索(51778094)”，结合有限元分析与室内模型桥试验，开展了基于特征挠曲线曲率及基于挠曲面高斯曲率的损伤识别方法研究，主要研究工作如下：
基于桥梁结构挠度、转角与曲率的理论关系，提出将各工况下主梁的荷载挠度曲率曲线所围成的面积划分为若干单元，定义各单元面积的平方与所有单元面积平方和的比值为“曲率面积差参数(ADk)”，该值产生突变的位置即表征了前后工况结构发生损伤的位置。基于一根20米跨径简支混凝土T梁的有限元仿真分析，验证了依据“曲率面积差参数(ADk)”产生突变的位置和数量识别前后工况结构发生损伤位置和数量的正确性。
基于薄板变形理论，推导了桥梁挠曲面的高斯曲率与结构刚度之间的理论关系，论证了桥梁挠曲面高斯曲率变化对结构刚度变化的敏感性，提出挠曲面考查点高斯曲率的计算方法；对一座40米跨径简支T梁桥建立了实体有限元分析模型，通过在不同位置设置不同损伤度的多工况仿真分析，验证了依据桥梁挠曲面高斯曲率的突变识别前后工况结构发生损伤位置和程度的正确性。
对一座有机玻璃模型桥进行了损伤前后的加载试验，采用三维激光扫描仪获取模型桥的点云数据，通过对点云数据进行降噪、坐标变换和曲面插值，得到模型桥在荷载作用下的特征挠曲面；对由此提取的主梁挠曲线计算出损伤前后的曲率面积差，基于“曲率面积单元方差比”对模型桥进行了有效的损伤识别验证，同时分析了曲率面积计算单元长度对识别效果的影响；对损伤前后的挠曲面进行叠差分析得到挠度变化云图，再计算桥面单元特征点挠度变化的高斯曲率值，基于高斯曲率值的突变性对模型桥进行了有效的损伤识别验证。
本文研究为高效量化的桥梁结构损伤识别探索了一条新途径。
基于桥梁结构挠度、转角与曲率的理论关系，提出将各工况下主梁的荷载挠度曲率曲线所围成的面积划分为若干单元，定义各单元面积的平方与所有单元面积平方和的比值为“曲率面积差参数(ADk)”，该值产生突变的位置即表征了前后工况结构发生损伤的位置。基于一根20米跨径简支混凝土T梁的有限元仿真分析，验证了依据“曲率面积差参数(ADk)”产生突变的位置和数量识别前后工况结构发生损伤位置和数量的正确性。
基于薄板变形理论，推导了桥梁挠曲面的高斯曲率与结构刚度之间的理论关系，论证了桥梁挠曲面高斯曲率变化对结构刚度变化的敏感性，提出挠曲面考查点高斯曲率的计算方法；对一座40米跨径简支T梁桥建立了实体有限元分析模型，通过在不同位置设置不同损伤度的多工况仿真分析，验证了依据桥梁挠曲面高斯曲率的突变识别前后工况结构发生损伤位置和程度的正确性。
对一座有机玻璃模型桥进行了损伤前后的加载试验，采用三维激光扫描仪获取模型桥的点云数据，通过对点云数据进行降噪、坐标变换和曲面插值，得到模型桥在荷载作用下的特征挠曲面；对由此提取的主梁挠曲线计算出损伤前后的曲率面积差，基于“曲率面积单元方差比”对模型桥进行了有效的损伤识别验证，同时分析了曲率面积计算单元长度对识别效果的影响；对损伤前后的挠曲面进行叠差分析得到挠度变化云图，再计算桥面单元特征点挠度变化的高斯曲率值，基于高斯曲率值的突变性对模型桥进行了有效的损伤识别验证。
本文研究为高效量化的桥梁结构损伤识别探索了一条新途径。