【摘要】：橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中所受的外部動(dòng)荷載，尤其是行車激勵(lì)荷載對(duì)橋梁安全性能和使用壽命均有不利影響。然而，若想采用直接的測(cè)試手段對(duì)橋梁在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中所受到的行車激勵(lì)荷載進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，這幾乎是不可能的。因此，通過(guò)橋梁上有限測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)來(lái)辨識(shí)行車激勵(lì)荷載便成為一種有效的途徑。 橋梁行車激勵(lì)辨識(shí)屬于隨機(jī)荷載辨識(shí)問(wèn)題。目前的研究多從板梁理論出發(fā)，考慮車輛荷載的移動(dòng)效應(yīng)，通過(guò)優(yōu)化方法來(lái)反演結(jié)構(gòu)所受的荷載。此類方法在分析過(guò)程中著眼于車橋相互作用的具體過(guò)程，利用有限元模型的精確性，力求反演荷載的空間位置以及時(shí)程演化。分析過(guò)程明顯受到反分析奇異性的影響。 首先，本文運(yùn)行模態(tài)實(shí)驗(yàn)，采用模態(tài)力錘給梁板施加激勵(lì)，收集各測(cè)點(diǎn)處的振動(dòng)加速度信號(hào)，再利用matlab編程對(duì)各測(cè)點(diǎn)處的加速度信號(hào)進(jìn)行分析，可以求出梁板結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)以及各階振型。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)運(yùn)行行車動(dòng)荷載辨識(shí)實(shí)驗(yàn)，求得梁板各階的模態(tài)動(dòng)剛度，并依據(jù)張欣[1]等提出的在運(yùn)行狀態(tài)下橋梁行車激勵(lì)辨識(shí)的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)方法，對(duì)梁板各測(cè)點(diǎn)處的加速度響應(yīng)進(jìn)行濾波分析，求得各階模態(tài)的瞬時(shí)振幅，最后辨識(shí)出梁板所受的行車激勵(lì)模態(tài)荷載F1的時(shí)程和頻譜成分；再依據(jù)放置于行車上的加速度傳感器收集到的小車實(shí)際振動(dòng)引起的加速度信號(hào)，可以求出小車在行駛過(guò)程中所產(chǎn)生的模態(tài)荷載F2的時(shí)程和頻譜成分。最后，依據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論，在相同檢測(cè)時(shí)間段內(nèi)、相同模態(tài)下我們可以分別求出這兩種模態(tài)荷載的根方差，將根方差數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，可以得出如下結(jié)論：在環(huán)境因素和實(shí)驗(yàn)條件的影響下，以上兩荷載的根方差數(shù)值相差較大，但是對(duì)于不同測(cè)點(diǎn)、相同模態(tài)下兩荷載的根方差數(shù)值的比值大小平穩(wěn)。結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)條件和外界環(huán)境基本保持不變的情況下，相同模態(tài)下的辨識(shí)模態(tài)荷載F1的根方差與實(shí)測(cè)模態(tài)荷載F2的根方差比值基本保持平穩(wěn)。然而，要想弄清楚外界環(huán)境各影響因素和實(shí)驗(yàn)條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度，需進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行比對(duì)分析。最后，在綜合考慮各影響因素的前提下，我們能夠最大程度的識(shí)別出橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中所承受的行車激勵(lì)荷載，為橋梁的健康運(yùn)營(yíng)、延長(zhǎng)其使用壽命提供很好的技術(shù)手段。 本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)條件和外界環(huán)境等因素基本保持不變的前提下，我們能夠利用張欣[1]等所提的方法來(lái)進(jìn)行橋梁行車激勵(lì)荷載的辨識(shí)，該方法能夠克服荷載辨識(shí)過(guò)程中由于反分析奇異性所帶來(lái)的不確定性，使用簡(jiǎn)便，適合應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U441.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2739291