桥梁动态讯息间接测量法的多种工况分析研究

【摘要】：通过对桥梁结构固有频率和模态振型的检测,对比前后模态参数的变化,能对桥梁结构的损伤情况作出合理的工程判断依据。传统的桥梁模态参数测量方法需将传感器直接安置在桥梁表面,故称之为直接测量法。由杨永斌教授团队于2004年首次提出的桥梁动态讯息间接测量法,利用安装在量测车上的传感器获取车辆过桥的动力响应,也能识别桥梁的固有频率和振型信息,且具有操作简便、快速、经济等优势。在桥梁间接测量法车桥互制作用响应解析解的推导中,对量测车采用了无阻尼、匀速、单自由度质点的模型假定。本研究利用Matlab有限元软件,以车桥互制单元(VBI单元)为基础编写车桥模型响应程序,从数值模拟的角度出发,分别考虑车辆阻尼、车辆非匀速行驶、以及采用双自由度量测车模型等三种参数工况,分析车桥动力响应出现的变化及现象,研究上述三种参数工况对桥梁间接测量法测量效果的影响。本研究的主要结论和创新点有:(1)提出利用汉宁窗函数和带通滤波技术相结合的方法截取桥频分量响应,汉宁窗的使用抑制了谱泄漏效应对高阶桥频分量的影响,使得在较高驱车速度下,也能获取精度较高的高阶桥梁振型,基本解决了原有研究中需在低速行驶下的条件限制。(2)提出桥频分量响应的瞬时振幅曲线采用t时刻下车在桥上的位置x作为变量,则瞬时振幅曲线无论是匀速行驶或非匀速行驶,均可以代表桥梁的各阶振型,扩充了瞬时振幅曲线理论公式的物理内涵,解决了原有研究中需保持匀速行驶的条件限制。(3)从理论上研究了考虑量测车阻尼、量测车非匀速行驶、采用双自由度量测车模型等三种工况因素对桥梁间接测量法的影响,所获得的现象和结论为桥梁间接测量法的试验提供了一定的依据与参考。