基于振动监测的桥梁结构损伤识别方法研究

桥梁结构损伤识别是桥梁结构安全监测系统的核心,结构振动模态的变化能够直接反应桥梁结构损伤的程度,分析提出基于结构振动模态变化率作为桥梁结构损伤识别指标,从而识别结构的损伤程度以及损伤位置。     

基于ICEEMDAN的连续梁桥车致振动信号的HHT分析

改进的带有自适应噪声的完备集合经验模式分解（improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,ICEEMDAN）是传统经验模式分解（empirical mode decomposition,EMD）方法的发展,在桥梁结构损伤识别领域具有较好的应用前景. 首先,以数值模拟信号为对象,采用ICEEMDAN方法进行桥梁车致动信号的数据分解和Hilbert谱分析,提取损伤引起的频谱特征变化和建立损伤识别方法;然后,利用该方法对实测振动信号的振型分量进行识别;最后,以实测信号的一阶振型分量为对象,对其Hilbert瞬时频率谱的特征进行了分析和讨论. 研究结果表明:模拟信号中的振型振动分量数比实测信号中多,其中模拟信号中不显著的高阶竖弯振动分量在实测信号中没有发现; 一阶振型振动分量的瞬时频率可作为桥梁损伤识别的特征参数,用于进行损伤有无、损伤定位甚至损伤定量的判断; 损伤识别效果受测点位置影响很小; 该方法不依赖有限元模型即可完成桥梁损伤有无的识别和损伤定位,且数据采集简单,具有实际工程中应用可行性.      

基于车致振动的桥梁损伤识别

基于移动车辆引起的桥梁振动,采用模式识别的聚类分析方法对桥梁结构损伤定位及损伤程度估计进行了研究．应用车致振动理论计算不同预设损伤位置和损伤程度的桥梁结构在相同移动车辆作用下的动力响应,记录其在测试位置的响应,形成损伤模式库;将在测试位置实际测得的响应与损伤模式进行比较,并利用聚类分析的近邻法识别桥梁结构是否出现损伤、损伤位置及其程度．为直观有效地表示识别结果,分别以损伤位置和损伤程度为独立坐标轴,用等值线和响应云图的方式展示比较结果．以移动荷载匀速通过某简支梁为例,验证了该方法的有效性和鲁棒性．数佰模拟结果表明．该方法能够有效地估计桥梁结构的榀作付罟和榀作程摩．     

损伤位置对梁振动模态影响的数值研究

梁结构的损伤与其刚度有直接关系.因此模态分析方法可应用于桥梁损伤检测中.通过论述模态分析技术的理论基础,并对标准简支损伤梁振型的数值研究,可揭示出不同损伤位置对梁振动模态的影响,从而提出一种桥梁损伤诊断的新思路.     

损伤位置对梁振动模态影响的数值研究

梁结构的损伤与其刚度有直接关系,因此模态分析方法可应用于桥梁损伤检测中。通过论述模态分析技术的理论基础,并对标准简支损伤梁振型的数值研究,可揭示出不同损伤位置对梁振动模态的影响,从而提出一种桥梁损伤诊断的新思路。     

车-桥耦合振动的联合方程分析方法

根据d'Alembert原理和有限元理论,分别建立了车辆和桥梁的振动方程;基于车辆密贴理论,轮底接触点位移由桥梁节点位移采用形函数插值得到,接触点作用力等效成桥梁单元的结点力代入桥梁振动方程,将车辆、桥梁振动方程组联立形成了车-桥耦合振动的总体振动方程;采用数值积分的Newmark-β法求解方程组。结果表明:此方法和经典的迭代求解方法是吻合的。     

小波分析在桥梁健康监测中的应用研究

基于钢筋混凝土梁信号采集试验,选用恰当的小波基函数,利用小波分析技术在信号处理和数据分析领域的优势,通过小波分析对信号进行分解和重构,分析桥梁结构在振动时振动信号的奇异性,最终可实现桥梁健康监测中的损伤预警和对结构工程损伤的早期诊断,从而为结构的维修加固提供可靠的依据.     

小波分析在桥梁健康监测中的应用研究

基于钢筋混凝土梁信号采集试验,选用恰当的小波基函数,利用小波分析技术在信号处理和数据分析领域的优势,通过小渡分析对信号进行分解和重构,分析桥梁结构在振动时振动信号的奇异性,最终可实现桥梁健康监测中的损伤预警和对结构工程损伤的早期诊断,从而为结构的维修加固提供可靠的依据。     

桥面铺装振动压路机对桥梁的影响分析

采用动力学方法，分析了垂直振动压路机用于桥梁施工时，共振效应是否会对桥梁产生损伤；通过动力有限元的计算方法，采用应变能指标来评价3种压路机对桥面铺装的压实作用效果。     

在役混凝土桥梁承载力判定和损伤评估研究

介绍了在役混凝土梁桥的振动理论、桥梁承载力判定和损伤评估方法。并结合现场实测讨论了混凝土桥梁可靠性检测。通过静、动荷载试验得到桥梁结构的频率等动力特性。对在役钢筋混凝土桥承载力判定方法进行了实践应用,对同类型桥梁的检测评估及加固具有重要的指导意义。     

单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应的频域分析

为了更加有效地建立列车运营速度与桥梁最大位移响应之间的关系, 针对单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应提出了一种频域分析方法; 采用傅里叶变换推导出单个移动荷载匀速通过梁桥时的移动荷载谱和桥梁振动位移响应谱, 通过分析移动荷载幅值谱获得了导致桥梁自由振动位移出现极值响应的移动荷载速度, 并提出了该移动荷载速度的计算公式; 以一简支梁为例, 通过与相关文献结果的对比, 验证了本文数值计算程序的正确性, 进一步基于该程序, 通过数值分析验证了频域分析方法理论推导的正确性和移动荷载速度计算公式的准确性。研究结果表明: 在频域内得到的移动荷载幅值谱与时域内得到的桥梁自由振动幅值响应规律一致, 因此, 移动荷载幅值谱能有效反映桥梁自由振动位移响应; 导致桥梁发生自由振动最大位移响应的移动荷载速度与移动荷载幅值谱最大值对应的速度相等, 且移动荷载幅值谱的其他极值点与桥梁自由振动位移响应极值点对应的移动荷载速度一致; 在自由振动阶段, 桥梁位移响应极值点对应的单个移动荷载速度仅与桥梁自振频率和跨度有关; 单个移动荷载以共振速度通过桥梁时, 桥梁发生的受迫振动与自由振动位移响应均不是最大响应, 因此, 对于高速铁路桥梁的列车运营速度, 除关注列车共振速度外, 需更加重视使桥梁产生最大位移响应的速度。      

综合识别指标在桥梁结构损伤识别中的应用

提出一种应用振动模态频率变化值和静力位移变化值之比而建立的综合识别指标对桥梁损伤进行分析与评定.试验结果表明,应用该方法能够对损伤的位置和程度进行准确的定位和评估.既安全又方便,可为现在的桥梁检测提供参考.     

混凝土拱桥振动与疲劳性能研究现状

介绍了混凝土拱桥振动研究和基于超载车辆的混凝土拱桥疲劳研究现状;探讨了在考虑桥梁振动放大效应下,混凝土拱桥疲劳分析方法的意义;提出以桥梁振动控制的手段来解决公路拱桥的疲劳问题的新概念;探讨了山区中小跨径拱桥的病害问题的解决方法。     

结构损伤识别理论的研究现状与进展

桥梁结构损伤识别是工程界近年来研究的热点之一,发表了大量不同的理论和算法。从三个方面:(1)基于模型修正理论的结构损伤识别;(2)损伤指数法;(3)人工神经网络法等,对近年来国内外基于振动分析和结构动力学参数的结构损伤识别理论进行了比较系统的总结和评述,介绍了结构损伤识别领域研究的现状,给出了基于动力学参数和振动分析的结构损伤识别的模式,并分析了存在的困难以及需要进一步研究的问题。     

基于自由衰减响应的阻尼比识别方法及误差分析

阻尼比是桥梁三大动力参数之一，阻尼比能够精确地反映桥梁的某些损伤信息和整体特性。因此，如何获取准确的阻尼比是当前桥梁领域的一个热门研究问题。本文基于单自由度振动理论，论述了从自由衰减响应中获取桥梁阻尼比的方法。最后还分析了基于自由衰减响应分析阻尼比方法的误差。本文的阻尼比分析方法及误差分析可以为桥梁动力荷载试验提供理论指导。     

基于瞬态边界元法的箱梁声辐射

为进一步开展桥梁结构噪声的研究,基于有限元-瞬态边界元法理论,对铁路32 m简支箱梁桥进行了时域振动响应及声辐射特性分析.首先,利用有限元软件ANSYS建立轨道-桥梁有限元模型;然后,运用车-线-桥仿真程序(TTBSIM),仿真计算得到轮轨相互作用力,并作为有限元模型的外部激励进行了列车动荷载作用下桥梁的时域振动响应分析;最后,以桥梁振动响应为边界条件,利用声学边界元软件Sysnoise研究分析了由列车动荷载引起的桥梁瞬态辐射噪声,并将测点声压计算值与实测值进行了对比验证.研究结果表明,200 km/h高速列车作用下桥面板振动级明显大于桥底板和桥梁腹板,桥梁主要噪声辐射部位为桥面板;桥梁结构噪声主要集中于低频段;随距离增加,噪声幅值逐渐减小,且高频噪声衰减速度明显快于低频噪声.      

简支梁桥上拱度对高速行车舒适性影响研究

中小跨径的PC简支梁桥过度上拱现象经常出现对行车舒适性产生了不利的影响.基于1/4汽车模型,采用常量力移动荷载模型模拟桥梁振动,以及半正弦曲线模拟桥梁上拱后所形成的桥面纵坡曲线,分别建立了由桥梁振动和桥梁上拱引起的车辆振动响应方程,分析比较了以上2种情况对车辆振动的影响.得出桥梁振动相对于上拱度对车辆振动的影响很小的结论.     

中低速磁浮车辆-桥梁耦合系统动力性能试验

为探究中低速磁浮车辆-桥梁耦合系统的振动特性,对其在上海临港中低速磁浮试验基地开展了现场动力学试验,研究了车速和桥梁结构形式对耦合系统动力响应的影响;试验车辆采用(悬挂)中置式悬浮架,试验桥梁为25 m混凝土简支梁和25 m钢结构简支梁;为明确2种桥梁的固有振动特性,对其进行了模态测试;提取了不同工况下车辆-桥梁耦合系...     

简支梁桥上拱度对高速行车舒适性影响研究

中小跨径的PC简支梁桥过度上拱现象经常出现对行车舒适性产生了不利的影响.基于1/4汽车模型,采用常量力移动荷载模型模拟桥梁振动,以及半正弦曲线模拟桥梁上拱后所形成的桥面纵坡曲线,分别建立了由桥梁振动和桥梁上拱引起的车辆振动响应方程,分析比较了以上2种情况对车辆振动的影响.得出桥梁振动相对于上拱度对车辆振动的影响很小的结论.     

某钢筋混凝土简支梁桥静动载试验研究

介绍了某简支梁桥静动载试验的主要内容和方法,并将荷载试验中桥梁结构的实测应力、挠度及振动特性进行了分析,试验结果表明该桥主梁已经存在损伤,梁间横向联系明显减弱,需进行维修加固,研究结果可为同类型桥梁的设计和成桥试验提供参考。