桁架式桥梁检测车作为一种为桥梁检修提供作业平台和往返通道的专用车辆,在桥梁检修工程中起到重要作用。作业过程中,桁架式桥梁检测车的臂架展开并伸至桥底,作业人员、设备等进入作业平台进行作业,臂架的安全性和可靠性直接关系着人员和设备的安全。随着大跨度、大长度以及大深度桥梁的建设,桁架式桥梁检测车具有更大的检测范围,使得臂架形成一种大跨度悬空结构,容易受到外界激励等的影响。为了调整作业位置,伸缩机构、垂直臂和载荷等需要频繁启停或移动;而且由于作业工况较为恶劣,导致臂架易于发生振动,从而降低了人员的作业舒适性和臂架安全性。另外,根据桁架式桥梁检测车执行的行业标准《QC/T286-2010》,臂架运动速度较慢,作业效率较低。为了缩减桥梁检修作业时间,降低对桥梁交通的影响,需要提高臂架的作业速度,使其对启停冲击、外载等的影响更为敏感,从而进一步降低臂架的稳定性。因此,为降低臂架振动、提高作业效率、提高动态承载能力,最终提高安全性和可靠性,迫切需要对桁架式桥梁检测车臂架的动态特性进行研究。首先,开展伸缩机构自由伸缩过程动态特性的研究。将伸缩机构叠加部分等效为固定臂末端时变的集中质量,采用Hamilton原理建立伸缩机构自由伸缩过程的运动方程,并基于Galerkin方法对运动方程进行离散求解;根据时变边界条件推导二级和多级轴向伸缩机构的振型函数;考虑伸缩机构长度变化对臂架动力学模型的影响,推导时变振型函数对时间的偏导,并研究振型函数时变对伸缩机构动态特性的影响。其次,开展伸缩机构受迫伸缩过程动态响应的研究。基于伸缩机构自由伸缩过程的运动方程,建立其受到移动载荷作用下的动力学模型,研究不同载荷和伸缩机构运动策略对振动的影响;考虑作业人员行走过程中重心变化、脚步交替瞬时冲击、人机交互作用,采用倒摆模型,建立行人激励下伸缩机构的动力学模型,研究行人激励对其动态响应的影响;针对伸缩机构伸缩过程受到始端激励作用,建立该工况的动力学模型,推导伸缩机构振动位移的表示形式,研究始端激励对伸缩机构动态响应的影响。再次,开展垂直臂升降过程臂架动态特性的研究。在伸缩机构展开至作业平面并轴向固定的条件下,建立垂直臂升降过程臂架的动力学模型,根据垂直臂、固定臂和伸缩臂的边界条件,得出三节臂的时变振型函数,并推导振型函数对时间的偏导,研究垂直臂升降对臂架动态特性的影响;建立垂直臂和伸缩机构同步轴向运动过程的动力学模型,分析伸缩机构和垂直臂运动策略对臂架振动特性的影响,寻求能够避免较大振动并提高作业效率的运动策略;实验验证垂直臂升降过程动力学模型的正确性。最后,开展伸缩机构旋转过程动态特性的研究。考虑伸缩机构的侧向偏转和轴向翻转,基于陀螺原理,从运动学角度对伸缩机构旋转过程进行描述;建立伸缩机构旋转过程中的侧向-横向-扭转耦合动力学模型,研究伸缩机构侧向偏转角度、轴向翻转角度、转动角速度和加速度对臂架动态特性的影响;实验验证伸缩机构旋转过程动力学模型的正确性;考虑伸缩机构旋转对垂直臂造成的偏载作用及其振动带来的动载作用,提出油缸伸长量实时测量的方法,提出避免油缸动静态屈曲失稳的液压系统改进策略。