基于列車—橋梁耦合振動(dòng)響應(yīng)的橋梁損傷識(shí)別方法研究.pdf

1、目前常用的橋梁損傷檢測(cè)方法往往需要進(jìn)行中斷交通、封閉橋梁，導(dǎo)致檢測(cè)時(shí)間多局限于凌晨區(qū)段進(jìn)行，以避免對(duì)交通運(yùn)輸造成影響，對(duì)于一些交通非常繁忙的線路，中斷交通是很難實(shí)現(xiàn)的。因此如何在不影響橋梁正常營(yíng)運(yùn)的前提下，對(duì)橋梁進(jìn)行評(píng)估診斷是目前世界各國(guó)工程界最為關(guān)心的研究議題之一。
　　使用工作狀態(tài)下橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)識(shí)別橋梁損傷無(wú)須中斷交通，而且利于長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)。本研究對(duì)基于車橋耦合振動(dòng)分析的橋梁損傷診斷方法進(jìn)行了研究，主要研究工作和成果如下:

2、
　　(1)使用了一種利用過(guò)橋車輛響應(yīng)而不是橋梁響應(yīng)來(lái)識(shí)別橋梁頻率的方法，并設(shè)計(jì)了一個(gè)3跨連續(xù)梁和一個(gè)1∶10的模型車輛來(lái)驗(yàn)證這一方法。結(jié)果證明通過(guò)車輛響應(yīng)的功率譜可以識(shí)別出橋梁頻率。
　　(2)分析了橋梁和車輛位移、速度、加速度等響應(yīng)對(duì)橋梁損傷的敏感性。使用少量橋梁或車輛測(cè)點(diǎn)的時(shí)域響應(yīng)，通過(guò)靈敏度方法來(lái)識(shí)別橋梁結(jié)構(gòu)損傷和支座變化，并分析了不同參數(shù)對(duì)識(shí)別結(jié)果的影響。討論了橋梁?jiǎn)卧^多時(shí)的一些特殊處理方法（如單元縮減、結(jié)果可視

3、化等）。
　　(3)定義了橋梁振動(dòng)能量密度的概念，并以此為參考量，提出了一種利用車激橋梁振動(dòng)能量密度靈敏度識(shí)別橋梁損傷的方法，改善了使用響應(yīng)靈敏度方法沒有充分利用各測(cè)點(diǎn)聯(lián)系以及計(jì)算量過(guò)大的缺點(diǎn)，同時(shí)能夠很大程度的抑制個(gè)別測(cè)點(diǎn)的高水平噪聲。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了加窗能量密度的概念，不但提高了結(jié)果的精度，而且很大程度的減少了運(yùn)算量。
　　(4)提出了一種利用車激橋梁響應(yīng)互相關(guān)函數(shù)靈敏度識(shí)別橋梁損傷的方法，通過(guò)記錄設(shè)置在橋梁上的兩

4、個(gè)測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)，比較橋梁損傷前后兩點(diǎn)響應(yīng)的互相關(guān)函數(shù)的變化值，使用靈敏度方法來(lái)識(shí)別橋梁損傷。使用互相關(guān)函數(shù)靈敏度方法可以提高識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且計(jì)算較簡(jiǎn)單，收斂速度較快，同時(shí)能夠很大程度的抑制測(cè)點(diǎn)的高水平噪聲，對(duì)橋梁多單元損傷也有較好的識(shí)別結(jié)果。
　　(5)研究了兩種小波靈敏度方法來(lái)識(shí)別橋梁損傷，它們分別使用了橋梁的離散小波和小波包分解分量。這兩種靈敏度方法都很大程度的提高了識(shí)別結(jié)果的精度，并大大縮短了運(yùn)算時(shí)間。同時(shí)還探討了