【摘要】：目前我國橋梁數(shù)量眾多,更以中小型橋梁為主,混凝土梁橋占其中絕大部分。這些橋梁受長期運(yùn)營荷載和環(huán)境等不利因素作用,不可避免出現(xiàn)各種損傷。我國目前對(duì)中小型混凝土梁橋的狀態(tài)檢測(cè)和評(píng)定還主要采用靜力試驗(yàn)等傳統(tǒng)手段,基于動(dòng)力的檢測(cè)和診斷等新理論方法的研究還處在起步階段,距離實(shí)際應(yīng)用還有很多工作要做。為此,本文以公路混凝土簡支梁橋?yàn)閷?duì)象,系統(tǒng)分析各類典型損傷對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)車載動(dòng)力性能的影響機(jī)理和規(guī)律,研究提出基于車橋耦合振動(dòng)的橋梁損傷診斷識(shí)別方法。依托實(shí)際橋梁對(duì)方法的適用性和有效性等進(jìn)行了驗(yàn)證,為實(shí)現(xiàn)快速、有效的檢測(cè)識(shí)別橋梁結(jié)構(gòu)損傷、降低橋梁運(yùn)營維修費(fèi)用、保證橋梁運(yùn)營安全起到了一定的推動(dòng)作用,具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值和理論意義。首先,基于Lagrange方程推導(dǎo)建立了空間車輛計(jì)算模型的運(yùn)動(dòng)平衡方程,求解得到車輛模型的質(zhì)量矩陣、剛度矩陣及阻尼矩陣。利用振型疊加法將橋梁按各節(jié)點(diǎn)物理坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為廣義模態(tài)坐標(biāo),以降低計(jì)算代價(jià)。以常見兩軸車輛為例,推導(dǎo)建立了空間12自由度整車模型與全尺度橋梁結(jié)構(gòu)的車橋耦合振動(dòng)方程,基于Matlab編制了面向橋梁損傷診斷的車橋耦合振動(dòng)分析程序。然后,通過對(duì)各種典型損傷的成因進(jìn)行分析,選擇合理方式對(duì)典型損傷進(jìn)行了數(shù)值模擬。依托工程實(shí)例,基于所編制的車橋耦合振動(dòng)程序?qū)Χ喾N損傷工況下,結(jié)構(gòu)損傷下車橋系統(tǒng)的動(dòng)力行為進(jìn)行了大量數(shù)值模擬分析,系統(tǒng)分析了各類損傷對(duì)橋梁車載動(dòng)力行為的影響規(guī)律和機(jī)理,為基于車橋振動(dòng)的橋梁損傷診斷研究提供了理論參考和方法借鑒。最后,以車橋耦合振動(dòng)分析得到的損傷結(jié)構(gòu)加速度動(dòng)力響應(yīng)信息為基礎(chǔ),,分別依托混凝土簡支T梁及預(yù)應(yīng)力空心板橋?qū)嵗?針對(duì)混凝土裂縫、橫向聯(lián)系破損等損傷類型,通過對(duì)橋梁原始動(dòng)力響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行HHT變換等方式進(jìn)行信號(hào)處理,獲得其固有模態(tài)函數(shù)。結(jié)合工程實(shí)際,提出了基于單點(diǎn)動(dòng)力響應(yīng)HHT變換和多點(diǎn)HHT變換的橋梁結(jié)構(gòu)損傷診斷方法。通過多個(gè)損傷類型和工況的實(shí)例分析,驗(yàn)證和分析了各診斷方法的適用性和有效性。
【圖文】：

本節(jié)以兩軸車為例，其余類型車輛運(yùn)動(dòng)方程以此為例求解得到。兩軸整車（圖 2-1）模型共包含 5 個(gè)剛體：1 個(gè)車體及 4 個(gè)車輪，車輛獨(dú)立自由度數(shù)為 12 個(gè) 1 1 2 2 1 1 2 2, , , , , , , , , , ,vr vr vr vr sl sr sl sr sl sr sl srz y z z z z y y y y

支座采用 COMBINE14 彈簧單元建立，支座剛度采用規(guī)范建立[50]；墩柱與基礎(chǔ)采用 BEAM189 梁單元，，在模擬過程中，考慮土作用，采用 m 法模擬等效土彈簧剛度。結(jié)構(gòu)各單元類型模擬如表 3-2，在 ANSYS 模型中模擬后，整體圖如圖 3-4。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U446

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2584104