移动载荷识别的B-样条函数逼近法

基于欧拉梁振动理论及最小二乘法，提出了利用B－样条函数逼近法识别桥上移动荷载。通过B－样条函数拟合桥梁挠度识别桥梁模态响应，由梁的模态方程和最小二乘法识别桥上移动载荷。并进行了计算机仿真，获得了令人满意的效果。该方法具有很强的实用性和抗噪声干扰能力。     

基于桥梁动力响应的车-桥接触力识别方法

将桥梁划分为欧拉梁单元建立桥梁的振动方程,基于拉格拉日原理建立汽车的振动方程,根据接触点处的接触力将汽车和桥梁系统耦合在一起。求解汽车-桥梁系统耦合方程得到桥梁节点动力响应,由广义正交函数和模态叠加原理确定模态响应及其导数,用正则化方法得到稳定的识别结果。数值模拟结果表明,该方法用于识别车桥接触力是有效的、可行的。     

基于拟合平纵断面的铁路特大桥梁线路平顺性评估

合理评价大跨度桥梁挠曲变形是保障桥上铁路行车平稳和舒适的基本前提. 针对当前大跨度桥梁挠曲变形重要评价指标挠跨比的不足，如忽略了挠曲变形对线路平纵断面的影响，本文基于桥梁挠曲变形曲线的规律以及铁路线路线型的特点，采用最小二乘法分别在平纵断面上将桥梁的挠曲变形曲线拟合成线路的标准线型，并依据铁路线路设计规范对其进行评价. 结合国内某特大桥的工程实例，研究发现:在考虑系统振动的最不利荷载工况下，该特大桥的最小竖曲线和平面曲线半径分别为29.3 km和54 km，符合规范要求；设置垂向预拱可以在一定程度上抵消桥梁竖向挠曲，有利于保持轨道结构的平顺性；本方法能从桥上线路平顺性的角度对桥梁的挠曲变形进行合理评价，可用于指导大跨度桥梁设计以保障铁路行车安全.      

基于动应变识别桥梁移动荷载

移动荷载识别可作为桥梁健康监测的研究基础,提出了基于BP神经网络技术识别桥上移动荷载的新方法。基于相似理论,建立车桥耦合试验模型,测试与数值仿真了一简支T梁的动应变数据,两者吻合较好。将测试的应变、速度与荷载数据作为训练样本,采用BP神经网络识别预测结果。结果表明:通过传感器采集桥梁截面的动应变数据,运用BP神经网络技术识别车重方法可靠有效,可以广泛运用在桥梁的荷载识别中,适合工程应用。     

桥上移动荷载识别问题的研究现状

桥上移动荷载的识别对桥梁的正常工作及以后的健康监测维修起着十分重要的作用,同时对桥梁设计提供了重要的设计依据.主要对桥上移动荷载识别问题的研究现状进行了综述,并对桥梁移动荷载识别方法的发展趋势进行了展望.     

移动荷载速度对简支梁动态响应的影响

在移动荷载作用下桥梁运动方程的基础上,采用Newmark法,考虑移动荷载质量、速度和桥梁高阶固有频率的影响,对移动荷载作用下简支梁的动态响应进行了研究.对桥梁在荷载速度从40～200 km/h连续变化的情况下的动力系数进行计算分析.结果表明最大动挠度都发生在跨中位置附近,移动荷载作用下的挠度曲线是以一定的频率围绕静挠度线的一种类正弦波.     

荷载增量-最小二乘法解薄板的大挠度问题

本文提出用荷载增量-最小二乘法求解薄板的大挠度问题。首先利用荷载增量法将薄板弯曲的非线性微分方程线性化。然后用最小二乘法解算线性化的方程。文中以边界可动简支方板为例进行计算并与文献[1]、[2]的精确解答作了比较,结果吻合。     

基于高次最小二乘原理的连续刚构桥挠曲线拟合分析

为充分利用连续刚构桥桥梁健康监测系统中有限数量位移传感器,提出一种基于高次最小二乘原理的数值拟合方法,用有限测点信息有效拟合全桥的挠曲线方程。以某连续刚构桥为实际算例,全桥挠曲线拟合分析结果表明:该方法拟合连续刚构桥挠曲线方法简单、思路清晰,有利于工程实践;在边跨和中跨的拟合值与实测值的最大相对误差均小于5%,用高次最小二乘原理拟合连续刚构桥挠曲线具有足够精度。     

重载敞车车体结构轻量化设计

以车体承载结构的质量为目标函数,以部件板厚为设计变量,以关键工况载荷下车体结构的应力与挠度为约束条件,建立轴载40 t矿石敞车车体承栽结构的优化设计数学模型.引入约束违反惩罚项构造新的无约束目标函数,用共轭梯度法确定探索方向,用最小二乘法逼近目标函数.在有限元分析软件ANSYS的二次开发平台上,运用参数化设计语言APD...     

基于随机激励响应的参数识别相关函数法

以桥梁节段模型风洞试验为工程背景,建立桥梁节段模型的竖向和扭转耦合振动微分方程.风荷载对桥梁的作用可以考虑为气弹阻尼力、气弹刚度以及高斯随机激励力;利用随机振动理论,推导了随机激励下两自由度振动响应的相关函数方程,利用最小二乘法构造参数识别方程.提出了基于随机激励响应的参数识别相关函数法,并用数值模拟方法验证了该方法的有效性,最后将该方法应用于识别风洞试验系统中的刚度矩阵和阻尼矩阵.研究结果表明:在低风速条件下,方法所得结果与自由振动时域识别法获得的结果接近.     

桥梁荷载横向分布系数计算方法

以主梁挠度横向分布规律来确定桥梁荷载横向分布,考虑了桥梁结构计算模态的固有频率、振型和模态质量,提出了一种适用于各种结构形式桥梁的荷载横向分布系数计算方法,即模态参数法.分别以一座有机玻璃模型试验桥梁和一座公路斜交T型桥梁为算例,介绍了桥梁荷载横向分布系数的计算步骤.计算结果表明:荷载横向分布系数的测量值与计算值最大误差为2.6%,因此,相比于传统的桥梁荷载横向分布系数计算方法,模态参数法减小了对桥梁结构进行分类和假定带来的误差,更具有通用性和准确性.     

一种新的时域动态载荷识别方法

为了准确地识别未知载荷和降低测量噪声对识别结果的影响,基于动态规划方法和Bellman最优化原理,提出了新的时域动态载荷识别方法.从系统的状态空间方程出发,利用最小二乘法建立了系统响应的实际测量值与识别值之间的目标函数,同时引入Newmark积分,得到了基于系统位移、速度和加速度响应的系统离散运动方程;将动态规划方法和Bellman最优化原理应用于目标函数的最小化,推导了动态优化载荷识别公式.通过数值算例对文中方法进行了验证,结果表明:该方法对动态载荷识别适应性强,在测量响应含有10%噪声干扰下,误差均低于25%.      

柔性梁与带摆动荷载小车的耦合动力学分析

起重机桥架结构的振动以及荷载的摆动会使桥架结构产生疲劳损伤并影响荷载的精确定位.基于荷载、起重小车组成的椭圆摆与移动质量通过桥梁模型,起重机柔性梁与带摆动荷载的移动小车多体刚柔耦合动力学系统,并采用拉格朗日方程推导了耦合系统的运动微分方程组.采用Newmark-β逐步积分方法进行数值求解,分析了起重小车的运动速度、荷载质量等参数对桥架结构振动以及荷载摆动的影响.研究结果表明:起重小车的运行速度会影响桥架结构的振型,桥架结构的最大振动幅度与荷载质量成正比;耦合系统桥架结构中点的挠度比采用ANSYS软件计算的静挠度增大4%;荷载的摆动导致起重小车的驱动力与驱动功率周期性地改变,起重小车驱动力以及驱动功率变化的幅度范围正相关于起重小车的加速度值.     

变速移动荷载作用下刚性路面的动力响应研究

分析了行驶车辆加速、减速及飞机起降过程中变速移动荷载所引起的刚性路面的动力响应。结果表明,荷载的行进速度对刚性路面动态挠度的最大值有很大影响,而加速度主要影响挠度最大值出现的位置。     

桥梁位移影响线提取方法及其精度分析

桥梁位移影响线在桥梁模型修正、损伤识别、荷载识别等领域具有重要作用。实桥健康监测中,由传感器采集到的桥梁动载时程曲线不可避免地受到车辆动载效应的影响。为消除这一影响,以桥梁跨中挠度为研究对象,考虑动载效应进行挠度影响线识别。根据挠度时程曲线特点,采用db N算法进行基于动载时程曲线的桥梁位移影响线识别,建立评价识别后曲线与标准静态影响线差别的误差指标,基于该指标验证该方法的准确性与适用性。结果表明,基于db N算法进行桥梁位移影响线识别的方法具有较高的识别精度与良好的适用性。     

基于最小二乘法的道路平面线形设计方法

在道路改建中,曲线设计法是最大限度利用原有路基的有效方法.采用多项式拟合曲线对公路工程线形设计实例进行设计研究,并将设计计算结果与三次样条函数设计法进行比较.研究表明,基于最小二乘法原理的多项式曲线拟合法与三次样条函数设计法的计算结果接近,同样能满足路线设计规范的要求,且计算过程更为简便,值得在设计工作中参考和应用.     

由桥梁动力响应识别过桥汽车参数的灵敏度方法

为了识别通过桥梁汽车的参数,提出了在灵敏度分析的基础上由简支梁桥动力响应识别过桥汽车参数的方法。将汽车抽象为两自由度五参数模型,用有限元方法计算桥梁的动力响应。从对未知参数的猜测值开始,由测试或模拟计算的动力响应用最小二乘法和规则化技巧识别过桥汽车参数,用邻近两次识别参数的百分相对误差(RPE)控制迭代过程的终止。由数值模拟结果可知,识别得到的汽车参数是令人满意的,其中质量的识别精度最高,表明该方法识别过桥汽车参数可行。     

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。      

结构频率和索力指标的拉索损伤快速识别方法

基于结构多阶频率平方变化率,将拉索损伤识别转化为有约束线性最小二乘优化问题,采用迭代逼近法对其进行求解,以实现对拉索损伤的初步识别;运用局部拉索索力指标对初步识别的具有对称位置的可能损伤拉索进行准确定位;通过修正损伤识别模型中系数矩阵A实现对拉索损伤度的有效识别.以某下承式钢管混凝土拱桥为例,通过仿真分析验证了该方法的有效性.结果表明,该方法能够快速、准确识别桥梁拉索的损伤位置,且对损伤度的识别总体精度较高,该方法对于大型对称桥梁拉索损伤识别及健康监测具有较大的工程实用价值.     

基于复Morlet小波变换的车体模态参数识别

详细推导了基于复Morlet小波变换的车体模态参数识别过程.对国内某高速动车组纯车体进行多点激励正弦扫频,利用随机减量法对车体振动响应信号进行随机减量处理,获取自由振动信号,首次运用小波理论对高速动车进行模态参数识别.同时也运用最小二乘法识别各阶振型.识别结果与商用软件Test.Lab对比,频率误差小于2％,说明小波分析适合用于高速车体这样复杂系统的参数识别.