基于间接量测法的桥梁模态参数识别初步研究

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我国交通基础设施建设正蓬勃发展,桥梁工程是其不可或缺的一部分,随着各大桥梁服役年限的增长,其安全隐患引起国人的担忧,因此桥梁的安全健康检测便显得尤为重要,然而现阶段常用的直接量测法存在一定的安全、成本及运营等问题,亟须一种新型桥梁健康检测体系来满足目前桥梁检测需求,于是,使用移动检测车通行桥梁,基于检测车上传感器采集的响应信号来分析桥梁信息的间接量测法应运而生。本文整理了国内外各国学者应用间接量测法在桥梁健康监测的各类文献,在团队研究基础上,以简支梁桥为基础,对桥梁的频率、振型、阻尼、刚度等模态参数进行理论、数值模拟以及试验的初步验证,并取得一定的进展,主要研究内容包括:(1)基于双车检测车提取桥梁频率、第一阶振型以及单元刚度的理论方法进行数值模拟验证,并进行参数分析,然后对比短时傅里叶变换(STFT)和希尔伯特变换(HT)两种振型识别方法的精度,研究发现:传统的振型置信度(MAC)在判断识别较理想的振型精度时不够灵敏,因此本文采用变异系数值作为指标判别不同方法的振型识别精度。(2)基于从移动检测车提取桥梁响应信号的理论与振型识别方法提出一种新型桥梁阻尼比的识别方法。首先从理论推导了车桥耦合系统有阻尼桥梁采集信号与无阻尼桥梁采集信号相关关系,并以此提出识别桥梁阻尼比的基本方法步骤;然后进行参数分析,研究不同车速与非恒定车速、不同路面粗糙度、桥梁存在部分刚度折减,不同车阻尼、不同环境噪音等不确定因素下新方法的适用范围。(3)进行实桥试验对上述所研究的方法理论进行初步验证,以探索该方法在实际测试过程中的可推广性。对大沟大桥进行正式间接量测法拖动试验,并对试验所测数据处理分析,识别桥梁频率,第一阶振型,阻尼比和单元弯曲刚度。并对后续工作进行展望。
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