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桥梁结构列车多轴移动荷载识别研究

张渔勇  
【摘要】: 近年来,利用桥梁结构在车辆荷载作用下的响应来识别移动荷载的方法引起了国内外学术界的广泛关注。众多的移动荷载识别方法均以桥梁结构为研究对象,形成了一套识别理论。本文首先建立了移动荷载作用下简支桥梁的运动方程,在此基础上,基于模态叠加原理,由最小二乘法建立了桥面移动荷载的识别方程。通过数值研究,利用样条函数逼近法拟合动态响应,识别桥上多个移动常量荷载,并分析相关参数对识别结果的影响,得出一些有益的结论。研究表明,该方法具有一定的有效性,算法简单,具有较好的识别精度。 本文在第一章中介绍了已有的移动荷载识别方法及国内外在这一逆向工程中的研究状况,在此基础上提出了研究目标和意义。最后简要介绍本文的研究目标及内容。 第二章介绍了移动荷载识别常用的理论方法,并分析评价了各个方法的适用范围及优缺点。 第三章介绍了桥梁结构移动荷载识别的基本理论和相关知识,包括振型正交性、模态叠加理论等。 第四章讲述了三次样条函数的特征,三次样条函数光滑性好,对桥梁结构动态响应曲线拟合效果较理想。同时,利用大型有限元软件ANSYS建立桥梁有限元模型,编写移动荷载作用下桥梁结构动态响应分析命令流。本章是桥梁结构移动荷载识别的重点部分,基于ANSYS分析计算的动态响应,利用桥梁结构移动荷载识别理论,用MATLAB编写移动荷载识别程序,对识别荷载进行对比分析。本章在荷载识别中重点讨论了识别模态数、测点数、荷载移动速度对识别结果的影响,得出一些有用的结论。 最后在第五章中对全文所做的工作进行了总结,指出只要参数选择合理,就能够由桥梁结构的动态响应识别移动荷载,同时在本章中也指出此识别方法存在的某些不足及进一步需要深入研究的事项,对下一步的研究工作进行了展望。


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