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基于车桥接触力响应的桥梁损伤识别方法研究
| 论文题名： | 基于车桥接触力响应的桥梁损伤识别方法研究 |
| 关键词： | 桥梁损伤识别;车桥耦合作用;车桥接触力;响应灵敏度;车桥耦合系统 |
| 摘要： | 传统桥梁结构健康检测方法是通过将传感器直接安装于桥梁结构上来测量桥梁结构的振动情况，从而获取桥梁结构的振动响应特性，该方法需要布置较多的传感器，长期监测也存在海量数据处理难题。基于车桥耦合振动的桥梁健康监测可以将传感器安装于过桥车辆上，基于车桥耦合作用从过桥车辆的振动响应信息中提取桥梁结构的动力响应特性，该方法具有快速、经济和不需要阻断交通等优势。目前基于车桥耦合振动的桥梁损伤检测存在传感器布置困难、适应性差、损伤识别精度不高等问题，本课题为解决这些缺点，提出了基于车桥接触力响应的桥梁刚度损伤识别方法，并开展数值模拟和实验研究。 车桥接触力是车桥耦合系统的核心，是联系车辆与桥梁的纽带，体现了车桥系统的耦合性。考虑车辆行驶过程中车身竖向和俯仰运动耦合的问题，本文基于双轴四自由度车辆动力学模型及车桥耦合方程，建立车身响应与车桥接触力间的动力学关系，从车身响应中获取车辆过桥时的接触力时程数据。研究发现，与车身加速度、车轴加速度及桥梁固定测点的加速度响应相比，接触力响应对桥梁刚度损伤更敏感。数值模拟表明，接触力基于响应灵敏度方法识别桥梁损伤时，损伤识别效果优于车辆响应，并且在一般路面工况下，能达到桥梁固定测点的损伤识别精度；在车辆选择方面，存在合适的车桥质量比和一阶频率比使得接触力响应损伤识别的效果更好。通过对车辆过桥速度、路面不平度、建模精细程度、实测数据噪声、桥头跳车现象等因素对接触力响应损伤识别效果影响的讨论，明确了车桥接触力识别桥梁刚度损伤的适用场景。通过桥梁损伤识别的实验研究，验证了接触力响应识别桥梁局部损伤的可行性，并讨论了车桥接触力响应识别桥梁刚度损伤的改进措施。 |
| 作者： | 乔志浩 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 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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