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基于车辆动力响应的梁式桥损伤识别研究
| 论文题名： | 基于车辆动力响应的梁式桥损伤识别研究 |
| 关键词： | 梁式桥;健康监测;损伤识别;移动车辆;动力响应 |
| 摘要： | 基于振动的桥梁结构损伤识别技术是当前桥梁结构健康监测领域中的热点，其基本原理是损伤会导致结构的自振频率、振型和模态阻尼比等参数发生改变，通过模态参数的改变可识别损伤的位置及程度。其中基于模态振型曲率变化的损伤识别具有原理简单、结果直观和效率较高的优点，但对高空间分辨率振型的需求，中心差分法导致的低抗噪性和难以定量损伤的缺点极大限制了其应用范围。本文利用从移动车辆的动力响应中识别的高空间分辨率振型，采用定位-定量两阶段策略识别损伤。首先基于区域振型曲率差建立了损伤定位指标，识别出损伤数量及位置;然后采用有限元模型建立损伤方程组对已经定位的损伤区域进行损伤程度估计;最后通过实验验证所提出的损伤识别方法。本文研究内容如下: (1)通过理论推导建立了簧上质量块车桥耦合振动有限元模型。采用带通滤波器和希尔伯特变换，从车辆的动力响应中识别桥梁模态振型，并通过数值算例研究了不同因．素如车速、随机车流等对振型识别精度的影响。为后续基于车辆响应的梁式桥的损伤识别奠定基础。 (2)充分利用从车辆响应识别出的振型具有较高空间分辨率特点，定义区域振型曲率的概念和相应的损伤定位指标，并将其应用于梁式桥损伤定位。数值算例表明该损伤定位指标在单损伤及多损伤工况下的定位效果良好。研究了噪音、路面粗糙等条件下的定位效果。 (3)通过损伤定位指标确定损伤位置后，利用有限元模型，建立损伤程度与区域振型曲率改变量之间的关系，进一步结合区域振型曲率实测值，形成损伤方程组，估计损伤程度。数值算例表明，该损伤方程能有效估计单损伤和双损伤的程度。 (4)制作测试车辆和简支梁桥的实验模型，通过在测试小车上安装传感器获取其过桥时的加速度响应，识别桥梁振型。模型实验对本文提出的损伤识别方法进行了验证，结果表明该方法有效。 |
| 作者： | 何健 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 贺文宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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