【摘要】：車(chē)輛荷載是橋梁結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期主要承受的外部荷載,也是現(xiàn)代橋梁主要的服務(wù)對(duì)象。橋梁結(jié)構(gòu)的損傷可能來(lái)自環(huán)境、材料老化和地震等偶然荷載等原因,但除了上述原因,主要來(lái)源于車(chē)輛等可變荷載。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的推進(jìn)以及經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,運(yùn)輸業(yè)的發(fā)達(dá)導(dǎo)致車(chē)輛超重現(xiàn)象頻發(fā),這會(huì)大大縮減橋梁的使用壽命而且對(duì)于駕駛員以及人民群眾也是很大的安全隱患。研究人員針對(duì)這一現(xiàn)象研發(fā)了橋梁動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)(BWIM系統(tǒng)),橋梁動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)可以對(duì)過(guò)橋車(chē)輛進(jìn)行監(jiān)測(cè),識(shí)別軸重等信息從而判斷車(chē)輛是否超載,是監(jiān)測(cè)橋梁健康狀況的有力手段。橋梁動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)是通過(guò)把橋梁視為稱(chēng)量車(chē)輛軸重的一桿秤,通過(guò)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)等信息識(shí)別車(chē)輛軸重等信息的方法。到目前為止,國(guó)內(nèi)外對(duì)橋梁動(dòng)態(tài)稱(chēng)重算法的研究還主要集中于一維BWIM系統(tǒng),且多數(shù)只考慮單車(chē)過(guò)橋的情況,這與實(shí)際交通多車(chē)過(guò)橋狀況不相符合。因此,二維BWIM算法的研究成為迫切要解決的問(wèn)題。本文基于Moses軸重識(shí)別算法,從用車(chē)輛標(biāo)定一維的彎矩影響線出發(fā),對(duì)橋梁全橋進(jìn)行影響面的標(biāo)定,基于橫橋向動(dòng)力響應(yīng)線,對(duì)單車(chē)以及多車(chē)過(guò)橋的空間位置及軸重等車(chē)輛信息進(jìn)行識(shí)別,最后通過(guò)有限元仿真分析,驗(yàn)證本文算法的可靠性。具體研究?jī)?nèi)容如下:1、對(duì)軸重識(shí)別算法而言,對(duì)經(jīng)典的Moses算法和MFI算法推導(dǎo)過(guò)程進(jìn)行分析,比較兩者的優(yōu)缺點(diǎn),并選用更適合工程實(shí)際的Moses算法作為本文的基本算法。通過(guò)Moses算法進(jìn)行影響線的標(biāo)定,在軸重較近情況下,應(yīng)用龍波~([39])等改進(jìn)的Moses算法;對(duì)于車(chē)軸識(shí)別系統(tǒng),介紹了FAD系統(tǒng)以及小波變換方法,通過(guò)它們可以在已知車(chē)輛所在車(chē)道的情況下對(duì)車(chē)輛橫向位置進(jìn)行識(shí)別,以及在已知車(chē)軸信息情況下的軸重識(shí)別。2、利用單車(chē)標(biāo)定影響線的方法,在全橋特定橫向位置進(jìn)行縱向的影響線標(biāo)定,并通過(guò)線性插值法擬合橫縱向影響線形成二維空間影響面;基于橫橋向動(dòng)力響應(yīng)線,通過(guò)標(biāo)定好的彎矩影響面對(duì)待識(shí)別車(chē)輛實(shí)測(cè)彎矩值進(jìn)行拆分,將多車(chē)識(shí)別問(wèn)題化歸為單車(chē)識(shí)別問(wèn)題。確定車(chē)輛在橫橋向的位置和數(shù)量,構(gòu)成二維BWIM算法并對(duì)其算法和工作原理進(jìn)行研究,算法可以應(yīng)用在能用Moses標(biāo)定影響面和可標(biāo)定橫向動(dòng)力響應(yīng)線的所有橋型上識(shí)別任意車(chē)輛過(guò)橋的車(chē)輛信息;從工作原理上來(lái)講,詳盡介紹了該算法形成的二維BWIM系統(tǒng)的工作流程,并對(duì)傳感器的布置提出相關(guān)要求。3、建立有限元仿真分析中所需的車(chē)橋耦合模型。用有限元方法分別對(duì)單車(chē)情況和多車(chē)情況進(jìn)行識(shí)別。對(duì)于單車(chē)討論了車(chē)輛在橋梁不同橫向位置時(shí)本文算法的識(shí)別精度;對(duì)于多車(chē)則討論了兩車(chē)質(zhì)量之間的關(guān)系,以及兩車(chē)在橋梁不同橫向位置時(shí)對(duì)識(shí)別精度的影響,并討論了同向行駛車(chē)輛與相向行駛車(chē)輛的識(shí)別;最后,本文對(duì)三車(chē)同向行駛的情況進(jìn)行識(shí)別,并對(duì)三車(chē)不同質(zhì)量進(jìn)行識(shí)別精度的分析。識(shí)別結(jié)果表明本文對(duì)單車(chē)及多車(chē)識(shí)別結(jié)果精度高,軸重和車(chē)輛橫橋向位置識(shí)別經(jīng)過(guò)較好。
【圖文】：

圖 1.2；2018 年杭州市錢(qián)江三橋發(fā)生坍塌事故，見(jiàn)圖 1更對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成很大的損失。題，我國(guó)交通相關(guān)部門(mén)最重要的任務(wù)就是做好橋梁健路。對(duì)于特大橋及部分大橋經(jīng)濟(jì)效益明顯，國(guó)家亦可健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，而對(duì)于經(jīng)濟(jì)效益不太明顯的大橋及中力試驗(yàn)檢測(cè)都需要中斷交通并且要有專(zhuān)門(mén)的檢測(cè)設(shè)備增加了維護(hù)成本也不便于全天候的健康監(jiān)測(cè)。

圖 1.2 哈爾濱陽(yáng)明灘大橋引橋垮塌現(xiàn)場(chǎng)圖 1.3 錢(qián)江三橋事故現(xiàn)場(chǎng)意義提到的對(duì)于既能全天候?qū)蛄哼M(jìn)行健康監(jiān)測(cè)也能實(shí)時(shí)反饋橋梁動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生（Bridge Weigh-in-motion：BW身為載體，把橋梁視為一桿可以秤來(lái)往車(chē)輛的軸重等車(chē)輛
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U446

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本文編號(hào)：2636859