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基于移动车辆作用与位移响应间接测量的公路梁桥状态评估方法研究
| 论文题名： | 基于移动车辆作用与位移响应间接测量的公路梁桥状态评估方法研究 |
| 关键词： | 公路梁桥;加速度积分;影响线;状态评估 |
| 摘要： | 我国桥梁总数规模巨大，随着桥梁运营时间的增加，在初始缺陷、自然环境、外部荷载以及材料自身特性的共同作用下，结构构件会产生损伤，从而影响结构的正常使用状态。现行的荷载试验桥梁状态评估法耗时较长，且需要长时间中断交通。本文考虑移动车辆作用，联合带通滤波和FFT变换的加速度频域积分方法编制相关程序并进行了试验验证。进而构建基于动位移的中小跨梁桥结构状态评估研究理论框架，进行了工程实例验证研究，并将其运用到空心板桥铰缝状态评估中。论文的主要工作及相关结论可概括为： （1）系统总结了基于加速度响应间接估计位移的现有理论及其特点，联合带通滤波和FFT变换的频域积分方法，实现基于加速度的结构位移间接测量，开发了相应的计算程序。该方法选用带通滤波处理初始加速度，选用基线校正调整方法应对频域积分得到位移存在趋势项导致基线漂移的问题。通过实桥试验验证，表明方法在车辆低速行驶时具有较高的精度。 （2）研究构建了基于移动车辆作用下间接动位移测量数据的桥梁状态评估方法。首先利用动位移最大幅值并结合轻荷载试验经验公式，推算0.85~1.05荷载效率下的挠度校验系数，实现初步的桥梁状态评估。提出了基于移动车辆下桥梁动力响应获取影响线和影响面的方法：采用三次多项式描述挠度影响线，通过多项式拟合准静态位移，使之与通过滤波得到的实测准静态位移相等，得到影响线系数向量。利用动态规划法进行影响面加载，得到0.85~1.05荷载效率下的挠度校验系数，进而对桥梁状态进行整体评价。提出了直接对比理论影响线与实际影响线的三种评估指标：影响线差值系数、影响线幅值校验系数和影响线面试校验系数，并利用算例验证了各方法和指标的工程适用性。 （3）基于装配式空心板梁桥荷载横向分布和铰接板理论，建立空心板桥有限元模型，通过减小横向联系刚度模拟铰缝破损。基于自编程序实现三轴重车过桥的桥梁动力响应分析。通过对比不同工况下加速度响应频谱差异性，构建了加速度最大差值评价系数和各梁荷载横向分配系数斜率评价系数两个指标，用于铰缝工作状态评估。进而研究了不平度等级、车速、车辆加载位置和多铰缝损伤等因素对评估指标有效性的影响。 |
| 作者： | 柳保成 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 李岩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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