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基于延时矢量方差算法的车桥耦合振动响应非线性特征研究
| 论文题名： | 基于延时矢量方差算法的车桥耦合振动响应非线性特征研究 |
| 关键词： | 损伤桥梁;车桥耦合;延时矢量方差;非线性响应;车桥耦合振动 |
| 摘要： | 公路桥梁作为交通设施的重要组成部分，对促进国家经济具有重要作用。车辆通过桥梁时会引起车桥之间的耦合振动效应，通过移动车辆激励下车桥系统耦合振动响应的分析实现桥梁损伤的识别逐渐受到学术界的重视。只有了解桥梁在车辆荷载作用下的动力性能，才能针对性的提出车辆激励及测试方案，进而对基于车桥耦合振动响应的桥梁损伤识别。而充分认识车桥耦合振动响应的非线性特征并摸清引起其非线性的原因是实现损伤识别的前提。目前对公路桥梁车桥耦合动力响应研究主要集中在完好桥梁，而且大多以分析桥梁位移或者加速度的冲击系数来研究桥梁动力特性。采用桥梁振动冲击系数描述车桥耦合作用的动力特性关系式过于简化且实际不符合，冲击系数只反映了最大值的动力效应不能表现整体情况。而实际桥梁，动态位移的测量难度大，精度低。因此，本文以车桥耦合振动分析获得的损伤桥梁振动加速度响应时程为对象，基于延时矢量方差算法系统的分析了桥梁动态响应的非线性特征。本文主要工作如下： 1、采用延时矢量方差(Delay Vector Variance, DVV)算法对车桥耦合振动响应进行分析，研究了基于路面不平顺和损伤引起的桥梁振动加速度时程响应的非线性规律，并提出了四个非线性程度量化指标，以定量的描述桥梁振动的非线性特征。 2、以简支梁为例，采用延时矢量方差算法分析损伤桥梁车桥耦合的加速度响应，研究了车辆行驶速度、车辆重量、路面粗糙度及损伤程度对损伤桥梁振动加速度响应的非线性影响。对比分析1/4跨和跨中节点的加速度响应的非线性规律变化，发现随车速的增大，加速度响应的非线性呈现增大-减小-增大的规律。随车重和路面粗糙度等级的增大，加速度响应的非线性增大，而损伤程度的变化对加速度响应的非线性影响较小。 3、对某预应力钢筋混凝土三跨连续箱梁桥在主梁开裂后的车桥耦合振动进行数值分析，对比了有限元刚度折减、开口裂缝和呼吸裂缝三种不同损伤模拟方法对模拟结果的影响，分析了桥梁边跨跨中节点和主跨跨中节点加速度响应的非线性规律。结果表明：随着损伤的增大，桥梁加速度响应非线性程度增大；在损伤程度相同时，三种不同损伤模型下获得的桥梁加速度响应非线性程度依次是：呼吸裂缝>开口裂缝>有限元刚度折减；主跨跨中节点的加速度响应非线性大于边跨跨中节点；非线性度量化指标S能够准确的描述不同工况下非线性程度的变化。 |
| 作者： | 李俊驰 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 朱劲松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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