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基于车轮接触点加速度的桥梁频率快速识别研究
| 论文题名： | 基于车轮接触点加速度的桥梁频率快速识别研究 |
| 关键词： | 四自由度车辆;接触点;加速度响应;桥梁频率 |
| 摘要： | 频率是桥梁十分重要的模态参数，可以用于模型修正、结构健康监测和结构振动控制等方面。传统的直接测量法是在桥梁上安装传感器，存在传感器安装、维修困难，海量数据处理，一桥一监测系统等问题，而在车辆上安装传感器的间接测量法可以有效弥补上述不足。目前桥梁频率间接测量方法大多是基于单自由度车辆模型的基础上提出的，若测量车使用单轴车，存在着测量车需要牵引、牵引车对测量信号的干扰等问题；若测量车使用普通商用车，则无法考虑传感器安装位置的影响。为解决这些问题，引入了与普通商用车更符合的四自由度车辆模型，能够考虑车身的俯仰振动，进而考虑传感器安装位置的影响。通过桥梁频率识别方法的手机客户端开发，使得本文提出的方法能够切实落地，能够实时分析处理测量信号，快速获取桥梁频率。 提出了基于四自由度车轮接触点加速度响应的桥梁频率识别方法。在理论上推导出四自由度车轮接触点加速度响应的解析式，证明了从车轮接触点加速度响应提取桥梁频率的可能性。研究车辆过桥过程中车身加速度响应与车轮接触点加速度响应的关系，通过改进欧拉法，得到实测环境下车轮接触点加速度响应的计算方法。采用傅里叶变换方法实现车轮接触点加速度响应从时域到频域的转换，并采用峰值拾取法提取桥梁频率。 建立了车桥耦合振动的数值模型，并对本文所提出的桥梁频率识别方法进行了参数分析。采用将方程耦合法和全过程迭代法相结合的方法，建立了车桥耦合振动的数值模型。并通过车桥耦合振动的数值模型，研究车速、桥梁跨度、路面不平度和桥梁类型等参数对桥梁频率识别方法的影响，模拟结果表明：车速对该桥梁频率识别方法无明显影响，识别误差随着桥梁跨径增大而减小，路面不平度对桥梁高阶频率的识别有显著影响，该方法适用于简支梁桥、连续梁桥。 开发了桥梁频率识别方法的手机客户端。通过调用手机内置的加速度传感器和陀螺仪传感器，实现车身响应数据的采集。通过文件存储中外部存储的方式，实现车身响应数据的存储。基于本文提出的桥梁频率识别方法原理，在AndroidStudio中编写Java程序实现桥梁频率计算的功能。最后通过实验室实验，表明桥梁频率识别客户端能够有效识别桥梁前两阶频率。 |
| 作者： | 吴小东 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 柳成荫 |
| 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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