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基于实测动应变的桥梁移动荷载识别及试验研究
| 论文题名： | 基于实测动应变的桥梁移动荷载识别及试验研究 |
| 关键词： | 桥梁健康;多车移动荷载;车轴信息识别;实测动应变;小波变换 |
| 摘要： | 随着汽车速度的不断提高，行车密度的日益增加，荷载的逐渐加重，由于车辆荷载导致的桥梁安全事故屡屡发生。移动荷载识别属于典型的振动第二逆问题，即已知系统和响应求激励。利用在线监测得到的动态响应来识别移动荷载，不仅是建立运营期车辆荷载模型、完善和发展桥梁健康监测系统的有效途径，而且是设计部门进行桥梁设计验算和交通管理部门进行交通调控、桥梁等基础设施管养与健康安全评估和制定管理措施的主要依据，具有重要的研究和应用价值。 本文针对已有基于实测动应变的移动荷载识别方法存在的仅识别单辆车或极稀疏车辆、未考虑到荷载的横向分布等问题，开展了动应变影响线测定方法、多车辆横向位置、车速、轴数、轴距和轴重识别技术研究。论文的主要工作及结论包括: 1.建立了车辆子系统多刚体动力学模型、桥梁子系统有限元模型。按照分开建模、局部耦合的思路，基于垂向耦合关系假定，建立了车桥系统振动分析模型，推导了系统运动方程。编写Matlab计算程序对建立的车桥系统动力分析模型进行全过程迭代求解，并根据迭代结果计算汽车过桥时桥梁动应变响应。数值计算结果表明，在全过程迭代法下求解车桥耦合振动响应，有助于提高计算效率，减少内存消耗，利于模拟车辆各车轴上桥、出桥的行为。 2.提出了基于实测动应变的多车移动荷载识别改进方法，从桥梁应变影响线测定、车轴信息识别和车辆轴重识别等方面推导了多车移动荷载识别算法，并结合车桥系统动力分析模型进行了验证。结果表明，车轴信息及车辆总重识别误差在9.4％以下。 3.通过对动应变时程响应提取特定尺度下小波高频系数曲线，结合局部极大值法识别与车轴信息对应的峰值，形成了基于小波变换方法的车轴信息识别方法。数值和试验结果表明，通过提取特定尺度下小波高频系数进行车轴信息识别，减小了干扰信号的影响，能够识别有峰值不明显、虚假峰值等问题的车轴信息。 4.本文依托青海省德令哈市巴音河柴达木1号桥，结合荷载试验数据，分别对四辆车并排以7.5km/h、9.5km/h、13.7km/h、20.8km/h的速度通过桥梁的工况下，车辆轴数、速度及轴距进行识别根据测得的试验数据进行了车轴信息识别，车速识别误差小于5.11％，轴距识别误差小于14.4％。 |
| 作者： | 黄亮 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 杨建喜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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