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基于车桥耦合振动分析的桥梁结构参数识别与损伤诊断方法研究
| 论文题名： | 基于车桥耦合振动分析的桥梁结构参数识别与损伤诊断方法研究 |
| 关键词： | 参数识别;损伤识别;车桥耦合振动;小波分析;信号去噪;桥梁结构 |
| 摘要： | 为了保证桥梁结构的安全性、适用性与耐久性，必须及早发现桥梁结构的缺陷或者损伤。传统的桥梁结构损伤识别技术存在系统激励不易实施和测量、识别工作不方便(影响桥梁结构正常运营)、测点数目过多、测量信息数据不完备(测量数据不能反映桥梁结构在运营状态下的动力性能)等不足，基于这些不足，本文探索使用车载激励作为激励源识别桥梁结构的模态参数和损伤的方法，主要工作包括如下几个方面： 1．系统总结了基于车桥耦合振动分析的桥梁损伤诊断方法，并与传统识别方法进行了比较研究，分析了它们的优缺点；详细地介绍了5种参数识别与损伤诊断方法的基本原理，并总结了这些方法的实施步骤和应用时应该注意的问题。 2．建立了简支梁在单个移动车轮(质量)+弹簧(阻尼器)+簧上质量荷载作用下的振动分析模型，考虑桥面不平顺因素以及车辆作变速运动的影响，通过簧上质量的加速度响应识别桥梁基本自振频率。编制桥梁基本自振频率识别程序LBV，通过数值算例，分析了桥梁阻尼比，车辆移动速度，车桥质量比，车体弹簧刚度和阻尼，车辆移动加速度和桥面不顺度等参数对识别效果的影响。 3．建立了列车与桥梁系统动力分析模型，其中列车由多节10自由度车辆组成，桥梁用二维梁单元离散；编制车桥系统动力相互作用分析程序BVD，比较研究了桥梁结构在损伤前后的动力特性。 4．提出了一种基于列车激励下的实测桥梁动力响应瞬态数据或车辆响应瞬态数据和动力响应对损伤因子灵敏度的桥梁损伤识别方法。该方法在每个迭代步中通过修改损伤因子更新有限元模型，当计算动力响应与测量动力响应吻合时，损伤最终被识别。提出了部分车辆参数未知情况下的进行损伤识别的方法。详细论述了Tikhonov正则化方法的原理，研究了Tikhonov正则化方法在桥梁损伤识别中的具体应用。编制了桥梁损伤因子识别程序BVDI。通过数值算例，证实了上述方法是可行的，并重点研究了桥梁动力响应类型、测点位置、轨道不平顺、测量噪声和行车速度对损伤识别误差的影响。 5．介绍了小波分析，阐述信号小波阈值去噪的原理，方法和实施步骤。重点研究了小波基函数选择，阈值估计规则和阈值处理函数的选择对不同类型车激桥梁动力响应的去噪效果的影响规律。利用去噪信号进行损伤识别验证了去噪效果。 |
| 作者： | 陈上有 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 夏禾 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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