【摘要】：車輛動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)具有快速、連續(xù)、準(zhǔn)確測(cè)量的特點(diǎn),可用于檢查車輛超載、非法營(yíng)運(yùn)等違章行為,已在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用。已有研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)車輛動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)收集的信息,還可用來(lái)監(jiān)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)安全,為橋梁損傷識(shí)別提供一種新的方法。有相關(guān)學(xué)者利用橋梁結(jié)構(gòu)上布置的動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng),提出了一種基于虛擬軸的損傷識(shí)別方法,可用于短跨度簡(jiǎn)支橋梁及超靜定橋梁。在橋梁稱重運(yùn)動(dòng)計(jì)算中引入一個(gè)被稱為“虛擬軸”的失重軸,通過(guò)位移影響線計(jì)算虛擬軸重。此方法可用于對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)損傷的快速識(shí)別,但其局限性在于僅適用于一維結(jié)構(gòu),即有且僅有一條固定位置車道,如果考慮到絕大多數(shù)橋梁為多車道設(shè)置,此時(shí)虛擬軸法對(duì)損傷識(shí)別誤差較大,容易產(chǎn)生誤判。因此,為了使虛擬軸法在實(shí)際橋梁工程中得到有效應(yīng)用,本文對(duì)現(xiàn)有的虛擬軸法進(jìn)行改進(jìn),對(duì)位移影響線進(jìn)行修正,研究證明改進(jìn)后的虛擬軸法適用于多車道實(shí)際橋梁路面,提高了實(shí)際工程價(jià)值。改進(jìn)的虛擬軸法難點(diǎn)在于如何將一維空間結(jié)構(gòu)拓展為適用于二維橋梁路面空間結(jié)構(gòu)。為了解決橋梁多車道的荷載橫向分布這個(gè)難題,引入了橫向荷載分布系數(shù),這樣可提高虛擬軸軸重的識(shí)別精度。結(jié)合數(shù)值模擬算例對(duì)未考慮橫向分布和考慮荷載橫向分布的方法進(jìn)行比較,結(jié)果表明改進(jìn)后虛擬軸法對(duì)車輛行駛在橋面上任意位置時(shí)對(duì)虛擬軸軸重識(shí)別精度都很高,驗(yàn)證了改進(jìn)虛擬軸算法的有效性。通過(guò)蒙特卡洛模擬,引入橋梁橫向單車單車道分布的單一車輛分布情況和多車多車道分布的復(fù)雜車輛分布情況下的荷載,進(jìn)行橋梁損傷定量及定位的識(shí)別分析。結(jié)果表明,改進(jìn)的虛擬軸法能夠監(jiān)測(cè)出橋梁結(jié)構(gòu)的局部小損傷。研究了關(guān)鍵參數(shù)的影響,如順橋向傳感器位置、橫橋向布置位置、噪聲水平等對(duì)損傷識(shí)別精度的影響。結(jié)果表明傳感器不同分布方式對(duì)損傷識(shí)別精度有不同程度的影響,但噪聲水平對(duì)識(shí)別效果基本無(wú)影響。最后改進(jìn)的虛擬軸法運(yùn)用于實(shí)際工程金雞橋結(jié)構(gòu)中加以驗(yàn)證,將識(shí)別出的損傷區(qū)域與實(shí)際損傷位置進(jìn)行對(duì)比,進(jìn)一步證明改進(jìn)虛擬軸法的有效性。
【圖文】：

地識(shí)別出車軸信息也是 BWIM 系統(tǒng)精確識(shí)別車輛軸重的前提及基礎(chǔ)車輛類型、軸數(shù)、軸間距及車輛速度等信息通過(guò)安裝在橋面板下額（車軸探測(cè)傳感器）的新型 BWIM 系統(tǒng)來(lái)獲取；車輛的軸重信息仍主梁下緣的傳感器（稱重傳感器）所測(cè)試的動(dòng)力響應(yīng)信號(hào)反算得到重傳感器的安裝和調(diào)試過(guò)程、數(shù)據(jù)的采集過(guò)程全部都在橋下進(jìn)行。已在多個(gè)國(guó)家得到了廣泛的應(yīng)用。Yang[17]等提出無(wú)路面車軸探測(cè)器（Free of Axle Detectors）的 BWI念，這種 BWIM 系統(tǒng)利用安裝在橋面板下的傳感器所采集的動(dòng)應(yīng)變的波峰來(lái)識(shí)別車軸信息[18]。應(yīng)變傳感器（FAD）布置示意圖如圖 1-1 和圖 1-2 所示，，根據(jù)兩個(gè)集的動(dòng)應(yīng)變時(shí)程曲線的峰值可以識(shí)別車軸信息。這種 BWIM 系統(tǒng)了所有橋面上的操作。所以，這大幅度降低了安裝費(fèi)用、提高了 B的耐久性及效率。同時(shí)也保證了工作人員的安全。行駛車輛應(yīng)變傳AD）的動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)圖如圖 1-3 所示，為一輛兩軸車經(jīng)過(guò)一組應(yīng)變FAD）時(shí)的動(dòng)力時(shí)程曲線。

圖 1-2 BWIM 系統(tǒng)應(yīng)變傳感器布置橫斷面示意圖圖 1-3 行駛車輛應(yīng)變傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)最小二乘法可以近似地確定應(yīng)力影響線（SIL）的變化趨勢(shì)，但是應(yīng)力影響線（SIL）中的相對(duì)大的偏差可能阻止其在結(jié)構(gòu)的狀態(tài)評(píng)估
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U446

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本文編號(hào)：2609277