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基于动载试验的桥梁损伤识别探究
| 论文题名： | 基于动载试验的桥梁损伤识别探究 |
| 关键词： | 梁式桥梁;损伤诊断;动载试验;振动信息;小波分析 |
| 摘要： | 近年来，桥梁事故时有发生，给人民的生命财产安全造成重大损失。因此，准确评定桥梁的健康状态，对于实时监控桥梁，防止桥梁事故的发生具有重要作用。中小型钢筋混凝土梁式桥梁在整个桥梁数量中占有大部分比重，因此评定中小型梁式桥梁健康状态具有一定的必要性。对于大多数中小型桥梁，一般只进行桥梁荷载试验评定其整体承载能力，并没有建立桥梁健康监测系统对其进行全面监测。而桥梁荷载试验，目前只对桥梁整体性能评定，并没有对其局部损伤诊断，不能评判桥梁损伤位置和程度。基于此，本文提出一种适合对中小型梁式桥梁进行损伤诊断的方法。并探究基于桥梁动载试验获取的振动信息进行小波分析来实现损伤诊断的可行性。 桥梁荷载试验中动载试验必不可少。桥梁动载试验会测量桥梁的固有频率、振型、冲击系数、阻力比等动力响应参数，通过对测量的桥梁跨中动挠度曲线分析来确定跑车作用下桥梁的冲击系数。因此，桥梁跨中动挠度曲线较容易获得。参照静力学中位移互等定理，跑车作用于梁式桥梁时，跨中动位移与跑车作用于桥梁所有截面产生的位移有一定互等关系。因此，跑车作用于损伤位置产生的奇异信息包含在桥梁跨中动挠度信号中。通过对动挠度曲线归一化后进行连续小波变换，结合小波系数灰度图与小波系数图识别损伤位置。通过小波系数模极大值与小波分析尺度的对数关系求出Lipschitz指数?，基于Lipschitz指数?与损伤信号的奇异性呈反相关，从而对桥梁的损伤程度进行诊断。故此实现梁式桥梁损伤诊断的目的。 为了验证上述损伤诊断方法的可行性，本文基于单一的ANSYS APDL建模环境，构建三维空间车桥耦合模型，通过MATLAB编制桥面不平度数值模拟程序，并将其添入车桥耦合模型。对7跨连续梁桥进行桥梁动载试验，通过测量的桥梁动力响应参数对有限元模型修正，对修正后的有限元模型作计算分析，以此来模拟工程实际中跑车试验对桥梁的激励作用。 通过本文分析得出，对连续梁桥前两跨跨中动挠度时程曲线进行一维连续小波变换分析可以准确识别出桥梁的损伤位置以及判定损伤程度。跑车激励于正下方梁体时，由于车轮经过损伤位置产生奇异信号，对该梁体损伤识别效果较好，对于其他未与车辆接触的梁体其识别效果较差；由于各车轮经过损伤位置时都会产生奇异信号，反映在跨中动挠度时程曲线上会包含多个奇异信息，在对其时程曲线归一化后做小波变换分析时，会产生多个极值点，且极值点间距离一个车轴长，并以第一个极值点对应位置为损伤发生处。从而验证了基于跑车试验激励梁式桥梁，进行损伤诊断的可行性。 |
| 作者： | 税毅 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 陈静曦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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