車載激勵作用下橋梁損傷識別方法的研究
發(fā)布時間：2021-01-08 19:30
橋梁在運營過程中長期的受到車輛荷載、風荷載、溫度應力以及環(huán)境自然災害等因素的作用下,以及日益增長的交通量和橋梁服役期的延長,會導致構件發(fā)生老化,橋梁結構會不可避免的出現(xiàn)性能退化產(chǎn)生損傷。橋梁是交通運輸工程中的關鍵樞紐,長期在損傷狀態(tài)下進行運營會增大事故發(fā)生的可能性,故對橋梁進行健康監(jiān)測及損傷識別工作對于保證結構正常運營、規(guī)避安全事故的發(fā)生而言具有重要意義。擴展卡爾曼濾波（EKF）是一種適用于非線性系統(tǒng)的遞推更新算法,且適用于時變系統(tǒng);而車橋耦合系統(tǒng)由于車輛在橋上移動會導致質量分布的改變,從其特性而言是一個隨時間變化的系統(tǒng)。EKF算法能夠與車橋耦合系統(tǒng)相結合并應用在結構損傷識別工作中。本文綜合了車橋耦合系統(tǒng)與EKF算法兩者各自的特點,對EKF算法在橋梁結構的損傷識別中的應用進行了研究,重點分析了不同路面不平順等級對識別算法的影響,并通過損傷識別數(shù)值算例驗證了算法的有效性。具體研究工作包括:（1）建立了光滑路面下的車橋耦合振動模型,用結構模態(tài)坐標構建EKF的狀態(tài)向量,并將結構損傷參數(shù)引入其中。用簧上質量模型和半車模型模擬車輛,將橋梁在車輛過橋時產(chǎn)生的響應作為測量信號,對橋梁結構進行了損傷識...
【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：89 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
簧上質量模型
圖 2.2 半車模型上質量模型簡支梁橋模型：梁長為L，抗彎剛度為 EI ( x )、橋梁單位長度質；1m 為車輪質量、2m 為簧上質量、彈簧的剛度為1k 、其阻尼度為v。設在位置 x 處梁的撓度為 u ( x, t )，簧上質量2m 的位移平順為 r ( x )且有：車輪與橋面不脫離始終保持接觸，車輛位移度是相同的，兩者在接觸處有相同的位移協(xié)調條件。上質量的方程上質量 的受力平衡，可以得到簧上質量 的動力學平衡方 2 1 1( , )( ) ( ) ( ) ( ) ( , ) ( ) 0du x tm Z t c Z t r x k Z t u x t r xdt 在運動方程中涉及橋梁位移時間導數(shù)的計算，即有：du ( x, t ) u ( x, t ) u ( x, t)vdt t x
第 2 章 基本理論力向量F 為： 1 1 1 22 1 1 2n1 1 2c r kr m m gc r kr m m gc r kr m m gcr kr F i 是第i階的模態(tài)阻尼比，i 是第 階固有頻率， ( )n n vt，型在t時刻 x vt位置的函數(shù)值，且nm n m 。車模型的動力學分析
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于模態(tài)振型和平穩(wěn)小波變換的懸臂梁微小缺陷識別研究[J]. 郭金泉,歐芬蘭,許藝青,鐘舜聰,楊曉翔. 應用力學學報. 2016(06)
[2]連續(xù)梁結構損傷識別的小波神經(jīng)網(wǎng)絡方法研究[J]. 管德清,廖俊文. 中外公路. 2016(01)
[3]基于模態(tài)柔度矩陣的結構損傷識別[J]. 邱飛力,張立民,張衛(wèi)華. 噪聲與振動控制. 2015(04)
[4]基于靜動力凝聚及擴展卡爾曼濾波的連續(xù)梁橋損傷識別[J]. 何浩祥,呂永偉,韓恩圳. 工程力學. 2015(07)
[5]輸入未知條件下基于自適應廣義卡爾曼濾波的結構損傷識別[J]. 穆騰飛,周麗. 振動工程學報. 2014(06)
[6]基于功率譜靈敏度分析的結構損傷識別方法[J]. 鄭澤棟,陳偉歡,呂中榮,劉濟科. 振動與沖擊. 2014(16)
[7]基于模態(tài)振型的鋼桁架主梁損傷識別研究[J]. 孫永明,張雪峰. 低溫建筑技術. 2014(04)
[8]基于時變ARMA模型與支持向量機的結構損傷識別[J]. 張效忠,姚文娟,田芳. 應用基礎與工程科學學報. 2013(06)
[9]基于局部主頻率的子結構損傷識別研究與試驗[J]. 侯吉林,歐進萍,Lukasz JANKOWSKI. 工程力學. 2012(09)
[10]基于頻率和BP神經(jīng)網(wǎng)絡的井架鋼結構損傷識別[J]. 韓東穎,時培明. 中國安全科學學報. 2012(08)
博士論文
[1]結構損傷識別的數(shù)值方法研究[D]. 王翔.清華大學 2000
碩士論文
[1]基于車橋耦合振動信號的橋梁結構損傷識別研究[D]. 黃杰忠.南昌大學 2016
[2]車致振動作用下的橋梁時頻域損傷識別研究[D]. 張俊英.西南交通大學 2012
[3]移動荷載作用下橋梁結構的損傷識別[D]. 徐洪雷.河北大學 2011
[4]基于靈敏度方法的簡支梁橋損傷識別[D]. 譚國金.吉林大學 2006
本文編號：2965169
【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：89 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
簧上質量模型
圖 2.2 半車模型上質量模型簡支梁橋模型：梁長為L，抗彎剛度為 EI ( x )、橋梁單位長度質；1m 為車輪質量、2m 為簧上質量、彈簧的剛度為1k 、其阻尼度為v。設在位置 x 處梁的撓度為 u ( x, t )，簧上質量2m 的位移平順為 r ( x )且有：車輪與橋面不脫離始終保持接觸，車輛位移度是相同的，兩者在接觸處有相同的位移協(xié)調條件。上質量的方程上質量 的受力平衡，可以得到簧上質量 的動力學平衡方 2 1 1( , )( ) ( ) ( ) ( ) ( , ) ( ) 0du x tm Z t c Z t r x k Z t u x t r xdt 在運動方程中涉及橋梁位移時間導數(shù)的計算，即有：du ( x, t ) u ( x, t ) u ( x, t)vdt t x
第 2 章 基本理論力向量F 為： 1 1 1 22 1 1 2n1 1 2c r kr m m gc r kr m m gc r kr m m gcr kr F i 是第i階的模態(tài)阻尼比，i 是第 階固有頻率， ( )n n vt，型在t時刻 x vt位置的函數(shù)值，且nm n m 。車模型的動力學分析
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于模態(tài)振型和平穩(wěn)小波變換的懸臂梁微小缺陷識別研究[J]. 郭金泉,歐芬蘭,許藝青,鐘舜聰,楊曉翔. 應用力學學報. 2016(06)
[2]連續(xù)梁結構損傷識別的小波神經(jīng)網(wǎng)絡方法研究[J]. 管德清,廖俊文. 中外公路. 2016(01)
[3]基于模態(tài)柔度矩陣的結構損傷識別[J]. 邱飛力,張立民,張衛(wèi)華. 噪聲與振動控制. 2015(04)
[4]基于靜動力凝聚及擴展卡爾曼濾波的連續(xù)梁橋損傷識別[J]. 何浩祥,呂永偉,韓恩圳. 工程力學. 2015(07)
[5]輸入未知條件下基于自適應廣義卡爾曼濾波的結構損傷識別[J]. 穆騰飛,周麗. 振動工程學報. 2014(06)
[6]基于功率譜靈敏度分析的結構損傷識別方法[J]. 鄭澤棟,陳偉歡,呂中榮,劉濟科. 振動與沖擊. 2014(16)
[7]基于模態(tài)振型的鋼桁架主梁損傷識別研究[J]. 孫永明,張雪峰. 低溫建筑技術. 2014(04)
[8]基于時變ARMA模型與支持向量機的結構損傷識別[J]. 張效忠,姚文娟,田芳. 應用基礎與工程科學學報. 2013(06)
[9]基于局部主頻率的子結構損傷識別研究與試驗[J]. 侯吉林,歐進萍,Lukasz JANKOWSKI. 工程力學. 2012(09)
[10]基于頻率和BP神經(jīng)網(wǎng)絡的井架鋼結構損傷識別[J]. 韓東穎,時培明. 中國安全科學學報. 2012(08)
博士論文
[1]結構損傷識別的數(shù)值方法研究[D]. 王翔.清華大學 2000
碩士論文
[1]基于車橋耦合振動信號的橋梁結構損傷識別研究[D]. 黃杰忠.南昌大學 2016
[2]車致振動作用下的橋梁時頻域損傷識別研究[D]. 張俊英.西南交通大學 2012
[3]移動荷載作用下橋梁結構的損傷識別[D]. 徐洪雷.河北大學 2011
[4]基于靈敏度方法的簡支梁橋損傷識別[D]. 譚國金.吉林大學 2006
本文編號：2965169
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