【摘要】：目前我國橋梁數(shù)量眾多,更以中小型橋梁為主,混凝土梁橋占其中絕大部分。這些橋梁受長期運營荷載和環(huán)境等不利因素作用,不可避免出現(xiàn)各種損傷。我國目前對中小型混凝土梁橋的狀態(tài)檢測和評定還主要采用靜力試驗等傳統(tǒng)手段,基于動力的檢測和診斷等新理論方法的研究還處在起步階段,距離實際應用還有很多工作要做。為此,本文以公路混凝土簡支梁橋為對象,系統(tǒng)分析各類典型損傷對橋梁結(jié)構(gòu)車載動力性能的影響機理和規(guī)律,研究提出基于車橋耦合振動的橋梁損傷診斷識別方法。依托實際橋梁對方法的適用性和有效性等進行了驗證,為實現(xiàn)快速、有效的檢測識別橋梁結(jié)構(gòu)損傷、降低橋梁運營維修費用、保證橋梁運營安全起到了一定的推動作用,具有一定的工程應用價值和理論意義。首先,基于Lagrange方程推導建立了空間車輛計算模型的運動平衡方程,求解得到車輛模型的質(zhì)量矩陣、剛度矩陣及阻尼矩陣。利用振型疊加法將橋梁按各節(jié)點物理坐標轉(zhuǎn)化為廣義模態(tài)坐標,以降低計算代價。以常見兩軸車輛為例,推導建立了空間12自由度整車模型與全尺度橋梁結(jié)構(gòu)的車橋耦合振動方程,基于Matlab編制了面向橋梁損傷診斷的車橋耦合振動分析程序。然后,通過對各種典型損傷的成因進行分析,選擇合理方式對典型損傷進行了數(shù)值模擬。依托工程實例,基于所編制的車橋耦合振動程序?qū)Χ喾N損傷工況下,結(jié)構(gòu)損傷下車橋系統(tǒng)的動力行為進行了大量數(shù)值模擬分析,系統(tǒng)分析了各類損傷對橋梁車載動力行為的影響規(guī)律和機理,為基于車橋振動的橋梁損傷診斷研究提供了理論參考和方法借鑒。最后,以車橋耦合振動分析得到的損傷結(jié)構(gòu)加速度動力響應信息為基礎,,分別依托混凝土簡支T梁及預應力空心板橋?qū)嵗?針對混凝土裂縫、橫向聯(lián)系破損等損傷類型,通過對橋梁原始動力響應數(shù)據(jù)進行HHT變換等方式進行信號處理,獲得其固有模態(tài)函數(shù)。結(jié)合工程實際,提出了基于單點動力響應HHT變換和多點HHT變換的橋梁結(jié)構(gòu)損傷診斷方法。通過多個損傷類型和工況的實例分析,驗證和分析了各診斷方法的適用性和有效性。
【圖文】：

本節(jié)以兩軸車為例，其余類型車輛運動方程以此為例求解得到。兩軸整車（圖 2-1）模型共包含 5 個剛體：1 個車體及 4 個車輪，車輛獨立自由度數(shù)為 12 個 1 1 2 2 1 1 2 2, , , , , , , , , , ,vr vr vr vr sl sr sl sr sl sr sl srz y z z z z y y y y

支座采用 COMBINE14 彈簧單元建立，支座剛度采用規(guī)范建立[50]；墩柱與基礎采用 BEAM189 梁單元，，在模擬過程中，考慮土作用，采用 m 法模擬等效土彈簧剛度。結(jié)構(gòu)各單元類型模擬如表 3-2，在 ANSYS 模型中模擬后，整體圖如圖 3-4。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U446

【參考文獻】

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1 李忠獻;楊曉明;丁陽;;基于結(jié)構(gòu)響應統(tǒng)計特征的神經(jīng)網(wǎng)絡損傷識別方法[J];工程力學;2007年09期

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本文編號：2584104