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基于车桥耦合分析的桥梁动力参数精细化识别方法研究

耿泽  
【摘要】:目前工程上对桥梁承载能力最有效、最直接的评定方式就是荷载试验,但是传统荷载试验需要长时间封闭交通,静载仪器安装复杂,测试时间长等弊端,所以如何准确快速评判这些服役桥梁是否具备足够的安全储备得到了越来越多的关注。现在对于快速评定桥梁承载能力的探索大多数都是基于动载试验,而关于动载试验的评价体系尚不成熟。其中行车动力响应测试是动载试验的重要组成部分,它评价车辆作用对桥梁的动力放大效应,也就是得到冲击系数。然而单独的冲击系数只能代表某梁段或桥梁某区域的动力放大效应,并不能代表整个结构的动力特性。本文围绕如何对行车动力响应测试得到的动挠度时程曲线进行深入分析这一核心,对动挠度时程曲线所涉及的冲击系数、裂缝参数和信号分析进行了研究。主要研究内容及成果概括如下:(1)简单的论述一些经典强迫振动理论,并利用ANSYS的APDL语言编制计算命令,与经典算例作比较,验证了程序计算结果的精确性,并讨论了ANSYS计算车桥耦合的一些问题和方法。(2)简单介绍了关于桥梁冲击系数的一些常规计算方法,重点介绍了数字滤波法,对比研究了滤波器阶数对于动静分离的影响。介绍了利用经验模态分解(EMD)的低通滤波作用,来进行动静分离。模拟了路面不平整度,比较了不同速度、不同路面不平整度的挠度时程曲线。(3)在考虑梁自重时,研究了不同的裂缝形式和裂缝参数对行车动力响应测得的动挠度影响,并提出开口裂缝的绝对动力增大效应和呼吸裂缝的相对动力增大效应。利用一个三跨连续箱梁做实例,此桥检测评定为三类桥,利用ANSYS做出三轴重载车辆模型,将检测过程中出现的裂缝在ANSYS中输入,与实测数据进行对比。(4)使用Hilbert-Huang变换(HHT)对无损和有损桥梁的动态响应进行信号处理,得到车桥耦合系统的振动频率和瞬时频率,探索了Hilbert-Huang变换在桥梁动力分析中的可行性。


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