梁式桥的损伤不可避免的会导致其刚度发生变化,从而导致其自振频率和振型等动力特性发生变化,这便为基于动力特性的梁式桥的损伤识别提供了理论基础。由于桥梁结构的动力荷载试验具有测试时间短,客观性强,无需封闭交通,能够发现隐蔽部位的病害等优点,因此基于动力特性的桥梁结构损伤识别备受人们的青睐。然而动力特性的准确性直接决定了损伤识别结果的优劣。有关研究资料表明,动力特性的准确性并不是由测试方法本身所决定的,桥梁上的通行车辆和环境温度改变都会导致动力特性的变异,有时这种变异会完全掩盖由结构损伤引起的动力特性变异。因此如何剔除外界因素引起的动力特性变异或在损伤识别时考虑由外界因素引起的动力特性变异是十分必要的。对于中小跨径梁式桥而言,为了在动力荷载试验过程中测得信噪比相对较高的动力时程响应,往往采用车辆对桥梁进行激励。一般来说,车辆激励可分为采用试验车辆对桥梁进行冲击(跳车试验)以及采用通行车辆对桥梁进行随机激励。无论是何种激励,测试到的动力特性其实是以桥梁振动为重要振动形式的车-桥耦合系统的动力特性,动力特性中均包含了车辆的影响。裂缝是梁式桥最为常见的病害之一,裂缝是如何影响梁式桥的动力特性的,至今还没有形成统一的认识。裂缝中小跨径梁式桥同样也采用车辆进行激振,这时测试到的桥梁动力特性其实是车辆和裂缝耦合影响下的动力特性。建立车辆作用下、车辆和裂缝耦合作用下梁式桥的动力特性计算方法,剖析车辆作用以及车辆和裂缝耦合作用对其动力特性的影响机理和影响规律,是使得测试到的动力特性能够应用到桥梁损伤识别中的技术保障。为了解决以上问题,本文结合国家自然科学基金项目“考虑车辆和温度耦合作用的中小跨径梁式桥固有频率分析方法研究”和吉林大学种子基金项目“车辆作用下中小跨径梁式桥固有频率分析方法研究”,开展了车辆作用下具有裂缝的中小跨径梁式桥的动力特性分析方法研究,具体研究内容如下:1、依据车辆振动方程和梁体振型函数,基于中支点处变形连续和力的平衡条件,采用数值组装方法建立了多个车辆作用下等截面连续梁的动力特性特征方程。采用传递矩阵方法来表征变截面梁的振型函数,根据车辆振动方程和边界条件得到了多个车辆作用下变截面简支梁的动力特性特征方程。依据建立的动力特性特征方程计算了多个车辆作用工况下等截面连续梁和变截面简支梁的动力特性,并讨论了车辆参数对其动力特性的影响。2、采用无质量扭转弹簧来模拟裂缝,并形成了裂缝位置处梁体振型函数待定系数的传递关系。依据车辆的振动方程以及采用传递矩阵方法表征的振型函数,建立了采用待定系数表示的车辆和裂缝作用下简支梁桥的耦合体系振动方程,并给出了其求解方法。根据建立的理论计算模型,计算了多种车辆作用、裂缝作用工况下的简支梁的动力特性,并讨论了车辆参数和裂缝参数对其动力特性的影响。3、采用单自由度弹簧-质量系统来模拟车辆,首先构建了任意数量车辆作用下具有任意裂缝数量的连续梁的等效计算模型。通过对已有方法的改进,采用一组基函数来表征梁体的振型函数,得到了单跨内梁体振型函数的递推关系。依据单跨内梁体振型函数和中支点处变形连续和力的平衡条件,以及弹簧-质量系统振动方程,形成了任意数量车辆作用下具有任意裂缝数量的连续梁的动力特性计算方法。同样讨论了车辆参数和裂缝参数对其动力特性的影响。