基于車(chē)橋耦合振動(dòng)分析的橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別與損傷診斷方法研究.pdf

1、為了保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、適用性與耐久性，必須及早發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的缺陷或者損傷。傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)存在系統(tǒng)激勵(lì)不易實(shí)施和測(cè)量、識(shí)別工作不方便(影響橋梁結(jié)構(gòu)正常運(yùn)營(yíng))、測(cè)點(diǎn)數(shù)目過(guò)多、測(cè)量信息數(shù)據(jù)不完備(測(cè)量數(shù)據(jù)不能反映橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下的動(dòng)力性能)等不足，基于這些不足，本文探索使用車(chē)載激勵(lì)作為激勵(lì)源識(shí)別橋梁結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)和損傷的方法，主要工作包括如下幾個(gè)方面： 1．系統(tǒng)總結(jié)了基于車(chē)橋耦合振動(dòng)分析的橋梁損傷診斷方法，并與傳統(tǒng)

2、識(shí)別方法進(jìn)行了比較研究，分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)；詳細(xì)地介紹了5種參數(shù)識(shí)別與損傷診斷方法的基本原理，并總結(jié)了這些方法的實(shí)施步驟和應(yīng)用時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題。 2．建立了簡(jiǎn)支梁在單個(gè)移動(dòng)車(chē)輪(質(zhì)量)+彈簧(阻尼器)+簧上質(zhì)量荷載作用下的振動(dòng)分析模型，考慮橋面不平順因素以及車(chē)輛作變速運(yùn)動(dòng)的影響，通過(guò)簧上質(zhì)量的加速度響應(yīng)識(shí)別橋梁基本自振頻率。編制橋梁基本自振頻率識(shí)別程序LBV，通過(guò)數(shù)值算例，分析了橋梁阻尼比，車(chē)輛移動(dòng)速度，車(chē)橋質(zhì)量比，車(chē)體彈簧剛度

3、和阻尼，車(chē)輛移動(dòng)加速度和橋面不順度等參數(shù)對(duì)識(shí)別效果的影響。 3．建立了列車(chē)與橋梁系統(tǒng)動(dòng)力分析模型，其中列車(chē)由多節(jié)10自由度車(chē)輛組成，橋梁用二維梁?jiǎn)卧x散；編制車(chē)橋系統(tǒng)動(dòng)力相互作用分析程序BVD，比較研究了橋梁結(jié)構(gòu)在損傷前后的動(dòng)力特性。 4．提出了一種基于列車(chē)激勵(lì)下的實(shí)測(cè)橋梁動(dòng)力響應(yīng)瞬態(tài)數(shù)據(jù)或車(chē)輛響應(yīng)瞬態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)力響應(yīng)對(duì)損傷因子靈敏度的橋梁損傷識(shí)別方法。該方法在每個(gè)迭代步中通過(guò)修改損傷因子更新有限元模型，當(dāng)計(jì)算動(dòng)力響應(yīng)與測(cè)

4、量動(dòng)力響應(yīng)吻合時(shí)，損傷最終被識(shí)別。提出了部分車(chē)輛參數(shù)未知情況下的進(jìn)行損傷識(shí)別的方法。詳細(xì)論述了Tikhonov正則化方法的原理，研究了Tikhonov正則化方法在橋梁損傷識(shí)別中的具體應(yīng)用。編制了橋梁損傷因子識(shí)別程序BVDI。通過(guò)數(shù)值算例，證實(shí)了上述方法是可行的，并重點(diǎn)研究了橋梁動(dòng)力響應(yīng)類型、測(cè)點(diǎn)位置、軌道不平順、測(cè)量噪聲和行車(chē)速度對(duì)損傷識(shí)別誤差的影響。 5．介紹了小波分析，闡述信號(hào)小波閾值去噪的原理，方法和實(shí)施步驟。重點(diǎn)研究了小