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。     

简支梁桥车桥耦合振动分析

车桥振动问题是车辆和桥梁两个动力系统耦合振动问题,为掌握桥梁结构动力响应特性,必须研究不同车辆模型对桥梁结构动力响应的影响。基于车桥耦合振动原理,采用Matlab语言编制车桥耦合振动专用程序。采用该程序对一座简支梁桥的动力响应进行分析,对不同车辆模型作用下的计算结果进行比较,结果表明不同车辆模型对桥梁的动力响应存在差异,且对不同动力响应的影响程度也不同。     

轨道车辆结构振动损伤识别技术综述

从智能运维的角度阐述了利用结构振动损伤识别技术进行轨道车辆结构健康监测的重要性和必要性;根据不同损伤识别的适用范围,将结构振动损伤识别技术分为基于模型的方法和基于响应信号的方法;结合结构健康监测中损伤识别的不同层次,分析了以结构损伤的存在性、类型、定位和程度表征的不同识别方法;概括了轨道车辆运维过程中损伤识别技术的典型特征,讨论了基于模型的损伤识别中固有频率、模态形状、曲率模态等与模态参数有关方法的优缺点;分析了基于响应信号方法的应用现状和发展趋势,并阐述了模型修正和优化技术在结构损伤识别中的应用;重点分析了车辆关键部件故障诊断与监测中损伤识别技术的实施,讨论了结构振动损伤识别技术在未来轨道车辆智能运维策略中的主要发展方向,展望了未来轨道车辆部件的状态检修策略和智能运维技术。研究结果表明:轨道车辆的智能运维应该充分考虑结构振动损伤识别技术与人工智能等新技术的结合;大数据驱动的结构振动损伤识别技术能够更好解决车辆状态实时监测的技术难点;考虑复杂环境因素对轨道车辆结构部件损伤识别技术的影响,需要不断完善基于耦合振动效应的结构振动损伤识别技术及方法。      

基于时程曲率差法的简支梁损伤识别

提出时程曲率这一概念,运用折减刚度法模拟简支梁的不同位置、不同程度的损伤,得到结构典型位置在匀速移动荷载作用下的时间历程动位移响应,利用结构损伤处时程位移响应曲率幅值出现突变的特点,取时程曲率差的绝对值作为结构损伤识别指标来识别结构损伤位置。相对于传统桥梁损伤识别方法,时程曲率差法可人为设置采样点,高频连续采集,不会受限于测点数量及测点布设位置的影响。     

利用GNSS时序分析辨识大跨桥梁结构荷载响应研究

使用小波分析、功率谱密度等方法,对武汉市阳逻大桥GNSS监测数据进行分析,识别并分离大桥不同位置结构车辆移动荷载响应、车辆振动荷载响应和噪声,首先去除噪声,然后利用信号不同频率特性,分离静态信号和动态信号,从而得到更为清晰的大跨度桥动力响应特性。     

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.      

基于支持向量机和模态曲率的桥梁结构损伤识别

提出了一种用于桥梁结构损伤识别的支持向量机方法。该方法以结构损伤前后的模态曲率差参数为支持向量机的输入参数,c-svc算法为损伤位置识别算法,ε-svr算法为损伤程度识别算法。最后以三跨连续梁桥为数值模拟算例,以存在单个及多个损伤单元为损伤工况,验证该方法的有效性,识别结果表明基于支持向量机和模态曲率的损伤识别方法能够准确识别出结构的损伤位置,损伤程度识别误差在4%以内。     

地震作用下中小跨径桥梁的车桥振动响应分析

为研究移动荷载对梁式桥地震响应的影响,在研习大量文献的基础上,以某高速公路上一座四跨预应力混凝土连续箱梁桥为例,建立了合适的桥梁和汽车分析模型,详细分析了车辆荷载大小、车辆速度、车辆数量等因素对地震荷载作用下桥梁动力响应的影响。研究结果表明:车辆荷载、汽车数量和汽车速度对桥梁地震响应均有不同程度的影响,桥梁振动响应随着车辆荷载和汽车数量的增加呈现出先增加后减小的变化趋势;桥梁振动响应随着速度的增加不断减小。     

基于移动荷载作用下的结构响应及小波分析的桥梁损伤诊断

用扭转弹簧模拟裂缝损伤,推导了移动荷载作用下裂缝损伤梁的动力响应.通过对损伤梁在移动荷载作用下的位移响应参数进行小波变换,用小波系数灰度图和小波系数模极大值轨迹图识别损伤位置,用可以评价信号奇异性特征的Lipschitz指数评价损伤程度,考察了不同损伤程度、多损伤位置和测点位置,荷载速度和荷载大小及噪声等因素的影响.数值计算表明该方法具有很好的识别效果.     

基于车致振动响应的铁路桥梁损伤位置识别

为识别列车荷载引起的桥梁结构损伤,基于车致振动的加速度响应,提出了一种损伤位置识别方法.该方法通过结构易损性分析,确定结构易损的部位,并根据易损部位的损伤状态,从列车行驶的时间区域中选择若干子区域;然后,假设在每一个子区域内特定易损部位的损伤状态保持不变,将损伤位置识别分为2个层次进行,每一层次均以加速度时程数据构建损伤指标,从多个角度优化样本库,并采用支持向量机作为分类工具,建立损伤位置识别模型.对一连续梁的实例分析表明:该方法能够考虑结构状态与列车荷载的相关性,在损伤最易出现的时间子区域内,对易损部位进行损伤识别,可获得较好的损伤位置识别结果;且在低水平噪声干扰下,识别结果变化不大.