本文關(guān)鍵詞：車(chē)橋耦合系統(tǒng)下呼吸裂縫的非線性損傷識(shí)別方法　出處：《重慶大學(xué)》2016年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：混凝土簡(jiǎn)支梁橋是我國(guó)中、小橋梁中應(yīng)用最為廣泛的橋型,而混凝土開(kāi)裂是其常見(jiàn)病害之一。由于該類(lèi)橋梁具有量大面廣,結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單等特點(diǎn),無(wú)法像大型復(fù)雜橋梁一樣建立監(jiān)測(cè)參數(shù)全、測(cè)點(diǎn)多的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),所以如何根據(jù)該類(lèi)橋梁運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下的動(dòng)力響應(yīng)特征,簡(jiǎn)單、高效地實(shí)現(xiàn)其損傷識(shí)別,無(wú)疑具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。本文根據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)到裂縫在振動(dòng)過(guò)程中將出現(xiàn)張開(kāi)—閉合循環(huán)的呼吸效應(yīng),建立了基于曲率控制指標(biāo)的曲線型呼吸裂縫模型并將其融入車(chē)橋耦合振動(dòng)系統(tǒng)中,通過(guò)理論推導(dǎo)和裂縫出現(xiàn)后車(chē)橋耦合系統(tǒng)加速度響應(yīng)信號(hào)分析,提出了基于能量指標(biāo)的簡(jiǎn)支梁開(kāi)裂非線性損傷識(shí)別方法,在運(yùn)營(yíng)狀況下采用少量傳感器即可識(shí)別混凝土簡(jiǎn)支梁橋的開(kāi)裂損傷。論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:(1)編制了含呼吸裂縫的車(chē)橋耦合振動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算程序。選取半車(chē)模型和歐拉梁模型,根據(jù)相互作用力原理編制了車(chē)橋耦合振動(dòng)的動(dòng)力計(jì)算程序。選取曲率曲線型呼吸裂縫模型,并通過(guò)剛度折減方式加入車(chē)橋耦合振動(dòng)計(jì)算程序中。通過(guò)與已有文獻(xiàn)計(jì)算結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證了編制程序的可靠性。(2)改進(jìn)了HHT方法中的缺陷。針對(duì)端點(diǎn)效應(yīng)和模態(tài)混疊2大缺陷,分別采用端點(diǎn)鏡像延拓法和EEMD分解法進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)算例分析表明,改進(jìn)后的HHT能更為準(zhǔn)確地處理車(chē)橋耦合振動(dòng)的加速度響應(yīng)信號(hào)。(3)提出了運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下簡(jiǎn)支梁橋裂縫的非線性損傷識(shí)別方法。分析了混凝土簡(jiǎn)支梁開(kāi)裂振動(dòng)信號(hào)的能量在時(shí)頻域的分布規(guī)律,結(jié)合理論推導(dǎo)建立了基于能量指標(biāo)的裂縫非線性損傷識(shí)別方法。數(shù)值算例結(jié)果表明,所提損傷識(shí)別方法通過(guò)1個(gè)傳感器信號(hào)即能實(shí)現(xiàn)裂縫有無(wú)、部位和損傷相對(duì)程度的判定。(4)探討了所提損傷識(shí)別方法的實(shí)用性。通過(guò)數(shù)值模擬算例研究了不同噪聲、不同車(chē)輛狀況、不同環(huán)境溫度以及多裂縫情況下所提方法的性能,結(jié)果表明噪聲、車(chē)重、車(chē)輛類(lèi)型和環(huán)境溫度對(duì)所提方法在裂縫有無(wú)、部位和程度識(shí)別方法的影響較小。車(chē)速對(duì)損傷程度的判定影響較大且車(chē)速過(guò)大也將影響多裂縫下的識(shí)別效果。(5)優(yōu)化了傳感器的布設(shè)�；谡w最優(yōu)原則,即損傷幅值比在各損傷位置工況下,均值越大、方差越小、有效監(jiān)測(cè)點(diǎn)越多,整體越優(yōu)。綜合以上3個(gè)方面,計(jì)算傳感器優(yōu)化系數(shù),結(jié)果表明跨中點(diǎn)為傳感器最優(yōu)布置點(diǎn)。
[Abstract]:The concrete simple supported beam bridge is the most widely used bridge type in the middle and small bridge beams in China, and the concrete cracking is one of the common diseases. Because of this kind of bridge has a large volume, features simple structure, not as large and complex bridges like the establishment of monitoring parameters, multiple measuring points of the bridge health monitoring system, so according to the dynamic response of the bridge under operation condition, simply and effectively realize the damage identification, it has practical engineering a certain value. According to the experimental observation to crack open - closed cycle breathing effect in vibration process is established based on the curve of respiratory control index of curvature crack model and its integration into the vehicle bridge coupling vibration system, through the analysis of the acceleration signal of vehicle bridge coupling system response theory and put forward after the crack beam cracking nonlinear damage identification method based on energy indexes, using a small number of sensors can identify the cracking damage in concrete bridge under operation condition. The main contents and results of this paper are as follows: (1) a program for calculating the coupled vibration system of a car and bridge with respiratory cracks is compiled. The semi vehicle model and Euler beam model are selected, and the dynamic calculation program of the coupling vibration of the vehicle bridge is compiled according to the interaction force principle. The curvature curve type of respiratory crack model is selected and the stiffness reduction method is added to the bridge coupling vibration calculation program. The reliability of the program is verified by comparison with the existing literature. (2) the defects in the HHT method are improved. In view of 2 defects of endpoint effect and modal aliasing, endpoint mirror extension method and EEMD decomposition method are used to improve respectively. The analysis shows that the improved HHT can more accurately deal with the acceleration response signal of the vehicle bridge coupling vibration. (3) the nonlinear damage identification method for the crack of simple supported beam bridge in operation state is proposed. The distribution law of the energy of crack and vibration signal of concrete simply supported beam in time-frequency domain is analyzed. Combined with theoretical deduction, a nonlinear damage identification method based on energy index is established. The numerical example shows that the proposed damage identification method can determine the relative degree of damage, location and damage through 1 sensor signals. (4) the practicability of the proposed method of damage identification is discussed. Simulation study on different noise and vehicle condition, different temperature and cracks under the condition of the proposed method through numerical results show that the small noise, vehicle weight, vehicle type and the influence of environmental temperature on the proposed method, no cracks in the position and degree of recognition. The speed of vehicle has great influence on the judgment of damage degree and the oversize of vehicle speed will also affect the recognition effect under multiple cracks. (5) the layout of the sensor is optimized. Based on the overall optimal principle, the greater the mean value, the smaller the variance and the more effective monitoring points, the better the overall optimization of the damage amplitude ratio. Combining the above 3 aspects, the optimization coefficient of the sensor is calculated. The results show that the midpoint is the optimal placement point of the sensor.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U446

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本文編號(hào)：1338741