基于车桥耦合分析的桥梁动力参数精细化识别方法研究

发布时间：2017-08-17 22:24

  本文关键词：基于车桥耦合分析的桥梁动力参数精细化识别方法研究

  更多相关文章： 荷载试验 冲击系数 动力响应 车桥耦合振动 开口裂缝 呼吸裂缝 Hilbert-Huang变换

【摘要】：目前工程上对桥梁承载能力最有效、最直接的评定方式就是荷载试验,但是传统荷载试验需要长时间封闭交通,静载仪器安装复杂,测试时间长等弊端,所以如何准确快速评判这些服役桥梁是否具备足够的安全储备得到了越来越多的关注。现在对于快速评定桥梁承载能力的探索大多数都是基于动载试验,而关于动载试验的评价体系尚不成熟。其中行车动力响应测试是动载试验的重要组成部分,它评价车辆作用对桥梁的动力放大效应,也就是得到冲击系数。然而单独的冲击系数只能代表某梁段或桥梁某区域的动力放大效应,并不能代表整个结构的动力特性。本文围绕如何对行车动力响应测试得到的动挠度时程曲线进行深入分析这一核心,对动挠度时程曲线所涉及的冲击系数、裂缝参数和信号分析进行了研究。主要研究内容及成果概括如下:(1)简单的论述一些经典强迫振动理论,并利用ANSYS的APDL语言编制计算命令,与经典算例作比较,验证了程序计算结果的精确性,并讨论了ANSYS计算车桥耦合的一些问题和方法。(2)简单介绍了关于桥梁冲击系数的一些常规计算方法,重点介绍了数字滤波法,对比研究了滤波器阶数对于动静分离的影响。介绍了利用经验模态分解(EMD)的低通滤波作用,来进行动静分离。模拟了路面不平整度,比较了不同速度、不同路面不平整度的挠度时程曲线。(3)在考虑梁自重时,研究了不同的裂缝形式和裂缝参数对行车动力响应测得的动挠度影响,并提出开口裂缝的绝对动力增大效应和呼吸裂缝的相对动力增大效应。利用一个三跨连续箱梁做实例,此桥检测评定为三类桥,利用ANSYS做出三轴重载车辆模型,将检测过程中出现的裂缝在ANSYS中输入,与实测数据进行对比。(4)使用Hilbert-Huang变换(HHT)对无损和有损桥梁的动态响应进行信号处理,得到车桥耦合系统的振动频率和瞬时频率,探索了Hilbert-Huang变换在桥梁动力分析中的可行性。
【关键词】：荷载试验 冲击系数 动力响应 车桥耦合振动 开口裂缝 呼吸裂缝 Hilbert-Huang变换
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U446
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 桥梁承载能力评价方法的概况10
• 1.2 桥梁承载能力评价方法问题的引出10-11
• 1.3 车辆作用下桥梁动力响应评价方法的研究现状11-14
• 1.3.1 非移动激振力作用下带有裂缝结构的动力特性12-13
• 1.3.2 移动激振力作用下带有裂缝结构的动力特性13-14
• 1.4 车辆作用下桥梁动力响应信号分析方法的讨论14-15
• 1.5 本文主要研究内容15-17
• 第二章 车桥耦合振动响应的分析和方法17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 车桥耦合振动简化模型的经典解析理论17-21
• 2.2.1 匀速移动常量力作用17-18
• 2.2.2 匀速移动质量作用18-20
• 2.2.3 匀速移动弹簧—质量的作用20-21
• 2.3 车桥耦合振动的数值计算方法21-23
• 2.3.1 车辆模型和桥梁模型22
• 2.3.2 ANSYS中实现车桥耦合的方法22-23
• 2.4 算例验证23-28
• 2.4.1 1/4 车模型匀速过桥23-25
• 2.4.2 1/2 车模型匀速过桥25-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 桥梁动力放大效应的分析和方法29-42
• 3.1 引言29
• 3.2 冲击系数的计算方法29-37
• 3.2.1 传统定义法29-31
• 3.2.2 传统规范计算方法31-32
• 3.2.3 FIR数字滤波法32-35
• 3.2.4 经验模态分解计算冲击系数法35-37
• 3.3 路面平整度37-41
• 3.3.1 路面平整度模拟37-39
• 3.3.2 路面平整度样本39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 重载车辆作用下已知损伤的梁式桥动力响应42-70
• 4.1 引言42
• 4.2 ANSYS车、桥模型的建立42-47
• 4.2.1 具有整体式平衡悬架的三轴重载车辆模型的建立42-45
• 4.2.2 梁格模型的建立45-47
• 4.3 损伤函数47-58
• 4.3.1 开口裂缝的损伤函数47-48
• 4.3.2 呼吸裂缝的损伤函数48-49
• 4.3.3 算例分析49-58
• 4.4 重载车辆作用下损伤连续梁的动态响应58-68
• 4.4.1 ANSYS车桥耦合模拟58-62
• 4.4.2 现场测试62-68
• 4.5 本章小结68-70
• 第五章 车辆荷载作用下损伤桥梁的动态响应信号分析70-87
• 5.1 引言70
• 5.2 Hilbert-Huang变换（HHT）70-74
• 5.2.1 经验模态分解（EMD）70-71
• 5.2.2 Hilbert变换（HHT谱和HHT边际谱）71-73
• 5.2.3 算例分析73-74
• 5.3 车辆过桥时桥梁动态响应的信号分析74-85
• 5.3.1 无损单梁的动态响应分析75-77
• 5.3.2 不同速度的动态响应分析77-81
• 5.3.3 含有裂缝的单梁动态响应分析81-85
• 5.4 本章小结85-87
• 结论与展望87-90
• 参考文献90-94
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果94-95
• 致谢95

【参考文献】

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本文编号：691428