This paper presents a new framework for material level system identification for damage assessment of a reinforced concrete structure using a modified version of the unscented Kalman filtering technique. The complete framework is based on nonlinear finite element model updating using constraint conditions, where the sigma points are generated within a pre-defined domain of the respective model parameters. The proposed framework updates the parameters using noisy measurements (i.e. acceleration, strain history, etc.), which are used for condition assessment using modified Park and Ang damage index. First, the proposed algorithm is validated using the simulated response of a multistory 2D moment resisting frame. The results of this numerical analysis show the efficiency of the proposed methodology for estimating the damage state of the structure excited by seismic ground motion. Finally, the performance of the proposed damage estimation algorithm is demonstrated using full-scale test results of a reinforced concrete bridge pier. It clearly shows the possibility to update element level material parameters, which is the main aim of this study. This element level parameter identification helps to quantify both in-situ local and global damage, which can be further utilized for decision-making prior to retrofitting/rehabilitation. Overall, the novelty of this work lies in the adaptation of the proposed constrained unscented Kalman filter algorithm for material level parameter estimation and its validation using experimental data.

本文提出了一种新的材料水平系统识别框架，用于使用无味卡尔曼滤波技术的改进版本对钢筋混凝土结构进行损伤评估。完整的框架基于使用约束条件的非线性有限元模型更新，其中 sigma 点是在相应模型参数的预定义域内生成的。所提出的框架使用噪声测量（即加速度、应变历史等）更新参数，这些测量用于使用修改后的 Park 和 Ang 损伤指数进行条件评估。首先，使用多层二维力矩抵抗框架的模拟响应来验证所提出的算法。该数值分析的结果显示了所提出的估计由地震地面运动激发的结构的损坏状态的方法的效率。最后，使用钢筋混凝土桥墩的全尺寸试验结果证明了所提出的损伤估计算法的性能。它清楚地显示了更新元素级材料参数的可能性，这是本研究的主要目的。这种元素级参数识别有助于量化原位局部和全局损坏，可进一步用于改造/修复之前的决策。总体而言，这项工作的新颖之处在于对所提出的约束无迹卡尔曼滤波器算法的适应，用于材料水平参数估计及其使用实验数据的验证。最后，使用钢筋混凝土桥墩的全尺寸试验结果证明了所提出的损伤估计算法的性能。它清楚地显示了更新元素级材料参数的可能性，这是本研究的主要目的。这种元素级参数识别有助于量化原位局部和全局损坏，可进一步用于改造/修复之前的决策。总体而言，这项工作的新颖之处在于对所提出的约束无迹卡尔曼滤波器算法的适应，用于材料水平参数估计及其使用实验数据的验证。最后，使用钢筋混凝土桥墩的全尺寸试验结果证明了所提出的损伤估计算法的性能。它清楚地显示了更新元素级材料参数的可能性，这是本研究的主要目的。这种元素级参数识别有助于量化原位局部和全局损坏，可进一步用于改造/修复之前的决策。总体而言，这项工作的新颖之处在于对所提出的约束无迹卡尔曼滤波器算法的适应，用于材料水平参数估计及其使用实验数据的验证。它清楚地显示了更新元素级材料参数的可能性，这是本研究的主要目的。这种元素级参数识别有助于量化原位局部和全局损坏，可进一步用于改造/修复之前的决策。总体而言，这项工作的新颖之处在于对所提出的约束无迹卡尔曼滤波器算法的适应，用于材料水平参数估计及其使用实验数据的验证。它清楚地显示了更新元素级材料参数的可能性，这是本研究的主要目的。这种元素级参数识别有助于量化原位局部和全局损坏，可进一步用于改造/修复之前的决策。总体而言，这项工作的新颖之处在于对所提出的约束无迹卡尔曼滤波器算法的适应，用于材料水平参数估计及其使用实验数据的验证。