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基于递归量化分析的车桥耦合振动信号非平稳性研究
| 论文题名： | 基于递归量化分析的车桥耦合振动信号非平稳性研究 |
| 关键词： | 桥梁结构;车桥耦合振动;非平稳信号;递归量化分析 |
| 摘要： | 随着对车桥耦合振动研究的不断深入和发展，桥梁结构在车桥耦合系统下的振动特性得到越来越多学者的关注。桥梁结构的随机振动与其他结构不同，由于车辆在桥梁上位置是不断变化的，所以桥梁各个位置处的动力响应是一个随时间而变化的非平稳随机过程。经过研究发现，桥梁的振动信号表现出强烈的非平稳特性。因此，为了分析桥梁振动信号的特性，本文基于车桥耦合系统，探究影响桥梁振动的因素，采用递归量化分析对这些因素下桥梁的振动信号进行非平稳程度评价。本文的主要研究内容和结论如下： （1）通过对几种简化的车桥耦合模型优缺点的总结和分析，凸显了建立空间八自由度车辆模型和大跨悬索桥模型耦合系统的重要性；基于线性滤波法的基本思想，给出了空间四轮路面不平度时域模型的通用表达式；通过MATLAB/SIMULIN K建立了路面不平度时域模型，并对模拟出的路面不平度时域样本进行功率谱检验和相干性分析。研究结果表明：模拟的路面不平度时域样本曲线的功率谱密度和标准功率谱密度基本吻合，前后轮的时差在误差范围内基本满足，左右轮的相关性较好，本文研究的路面不平度时域模型是正确有效的。 （2）基于建立的空间四轮八自由度车辆模型与复杂大跨径悬索桥模型耦合系统，分析车辆在分别标准行驶工况下和随机车流工况下，桥梁的动力响应。研究结果表明：车辆在标准工况下行驶时，车辆以高速行驶时，桥梁振动响应随着匀速行驶的车辆速度增大而变大，随着加速行驶的车辆加速度增大而增大；在随机车流工况下，桥梁的振动无明显规律。 （3）通过对几种非平稳信号研究方法的分析和总结，引出了递归图理论和递归量化分析指标。采用递归定量分析方法，通过对几种典型的非平稳信号和车桥耦合振动信号进行验证，表明了该方法应用于车桥耦合振动信号非平稳性研究的适用性。基于车桥耦合系统下，以桥梁的振动信号为研究对象，引入递归定量分析方法，对其进行非平稳程度评价。研究结果表明：在标准行驶工况下，车辆以高速行驶时，当车辆分别以匀速和非匀速在桥上行驶时，随着车速的变大和加速度的增大，桥梁振动信号的非平稳量化分析指标越大，即非平稳程度越强；当考虑路面不平度对车桥耦合系统的影响时，桥梁振动信号的非平稳量化分析指标会比不考虑路面不平度时要小，即非平稳程度会减弱。在随机车流行驶工况下，桥梁各位置处振动信号非平稳定量指标都较大，即非平稳性较强。 |
| 作者： | 殷礼灿 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 胡俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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