基于車橋耦合振動分析的橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)識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)損傷識別技術(shù)存在系統(tǒng)激勵不易實施和測量、識別工作不方便(影響橋梁結(jié)構(gòu)正常運營)、測點數(shù)目過多、測量信息數(shù)據(jù)不完備(測量數(shù)據(jù)不能反映橋梁結(jié)構(gòu)在運營狀態(tài)下的動力性能)等不足，基于這些不足，本文探索使用車載激勵作為激勵源識別橋梁結(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方面： 1．系統(tǒng)總結(jié)了基于車橋耦合振動分析的橋梁損傷診斷方法，并與傳統(tǒng)

2、識別方法進行了比較研究，分析了它們的優(yōu)缺點；詳細地介紹了5種參數(shù)識別與損傷診斷方法的基本原理，并總結(jié)了這些方法的實施步驟和應(yīng)用時應(yīng)該注意的問題。 2．建立了簡支梁在單個移動車輪(質(zhì)量)+彈簧(阻尼器)+簧上質(zhì)量荷載作用下的振動分析模型，考慮橋面不平順因素以及車輛作變速運動的影響，通過簧上質(zhì)量的加速度響應(yīng)識別橋梁基本自振頻率。編制橋梁基本自振頻率識別程序LBV，通過數(shù)值算例，分析了橋梁阻尼比，車輛移動速度，車橋質(zhì)量比，車體彈簧剛度

3、和阻尼，車輛移動加速度和橋面不順度等參數(shù)對識別效果的影響。 3．建立了列車與橋梁系統(tǒng)動力分析模型，其中列車由多節(jié)10自由度車輛組成，橋梁用二維梁單元離散；編制車橋系統(tǒng)動力相互作用分析程序BVD，比較研究了橋梁結(jié)構(gòu)在損傷前后的動力特性。 4．提出了一種基于列車激勵下的實測橋梁動力響應(yīng)瞬態(tài)數(shù)據(jù)或車輛響應(yīng)瞬態(tài)數(shù)據(jù)和動力響應(yīng)對損傷因子靈敏度的橋梁損傷識別方法。該方法在每個迭代步中通過修改損傷因子更新有限元模型，當(dāng)計算動力響應(yīng)與測

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