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中小跨径梁式桥动力检测技术及损伤识别方法研究

谭国金  
【摘要】: 本文结合吉林省交通科技项目“混凝土梁式桥承载能力快速评估技术研究与系统开发”(2008-1-1)和国家高技术研究发展计划(863项目)“季节冰冻区大范围道路灾害参数监测与辨识预警系统研究”(2009AA11Z104),开展了以下几方面的研究工作: 1、基于车桥耦合振动特性,应用达朗伯原理和欧拉-柏努利梁假设,建立了跳车激励全过程动力响应计算的理论模型,并从理论上明确了极限跳车高度的计算方法,为跳车试验的顺利进行提供了理论保障。 2、基于模态综合分析方法,建立了跑车激励全过程的三维空间车-桥耦合振动分析模型。基于车-桥耦合振动分析模型,分析了车辆参数,桥面平整度、行车速度和车辆作用位置对桥梁冲击效应的影响规律。 3、在不考虑轮胎刚度的情况下和在考虑轮胎刚度的情况下,分别建立了多个车辆—简支梁桥系统相互作用的理论模型,利用模态分析方法和自由振动理论,求解出车辆作用下的桥梁有载频率。并且给出了单个车辆作用下,桥梁有载频率的解析表达式。基于推导出的理论计算模型,讨论了多种影响因素对桥梁频率变化值(桥梁的有载频率与固有频率之间的差值)的影响规律。 5、基于单个车辆作用下的桥梁有载频率解析表达式,建立了桥梁有载频率(测试频率)与固有频率的解析表达式,此表达式可用来从测试到的有载频率计算出桥梁的固有频率。 6、提出了一种仅利用测点位移自由衰减响应来识别桥梁结构动力参数的方法,此识别算法可以识别出桥梁结构的频率、振型和阻尼比三大动力参数,并且识别精度较高。在识别过程中采用三次样条曲线对位移响应进行预处理,保证了识别过程的稳定性。 7、建立了基于灵敏度矩阵的梁式桥损伤识别方法,此损伤识别方法可以较精确的识别中小跨径梁式桥的损伤。利用矩阵摄动理论形成动力参数的灵敏矩阵,避免了求解灵敏度过程的偏微分计算,提高了此识别方法的实用性。采用现代数学方法,对此损伤识别方法的统计特性进行了分析,即确定了识别出的损伤程度的不确定性。


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