基于移动冲击的桥梁快速测试与损伤识别

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随着桥梁建设事业的日渐昌盛,国内在役桥梁数量的不断增加,桥梁健康养护的问题也日益严峻。桥梁健康养护由各地的桥梁检测部门负责,但是现有的桥梁检测方式主要依靠人工检测,其难以覆盖在役的全部桥梁。并且,针对于量大面广的中小跨径梁桥,单个桥梁检测项目工作周期较长,同一桥梁的再一次检测时间间隔跨度大,难以实时把握桥梁结构的健康状况。针对于该问题,本文提出了一种基于小车移动冲击的桥梁快速测试与损伤识别方法。该方法充分利用车体移动的便捷、冲击荷载的激励特点和“输入输出”的优势思想,可以快速检测桥梁并且初步判定桥梁结构的整体损伤程度和承载能力。本文的主要研究内容如下:(1)本文创新性地提出了一种动态竖向车轮力的计算方式,把测量车轮力传感器的安装位置从构造复杂的车轮附近转移到了构造相对简单的车轮力的传力途径上。该方法巧妙地利用了力传感器的特性和车体的构造特点得到真实车轮力,其计算的车轮力可以作为小车移动冲击振动模态测试的输入激励力。本文通过实际试验验证了该计算方法的合理性,为后期的桥梁快速冲击振动测试打下坚实基础,是实现小车“移动、冲击、测量三步协同”的有利保障。(2)本文针对于实际桥梁进行了快速测试试验,采用了力锤和小车移动冲击振动模态测试测量计算出桥梁结构的柔度矩阵。两种方法,层层递进,依次证明本文所提桥梁快速测试方法的正确性、适用性和工程运用价值。通过与传统的力锤定点冲击振动测试所计算的结构模态信息作对比,来验证桥梁快速测试所计算的结构模态信息的正确性。(3)本文针对于实际需要进行荷载试验的桥梁进行了快速测试试验,采用了小车移动冲击振动模态测试和小车车载重锤定点冲击振动模态测试测量计算出桥梁结构的柔度矩阵。后者试验的目的是为了充分开发移动小车的快速检测手段。通过与桥梁检测单位实际测量的结构信息作对比,来验证桥梁快速测试所计算的结构模态信息的正确性。(4)本文提出了一种桥体承载能力快速初步评定方法,同时也是一种桥梁整体损伤评定方法。其充分利用了桥梁快速测试所计算的预测挠度,并且融入到了国内现有的桥梁承载能力评定方法中。该方法可在桥梁需要进行静力荷载实验之前预先判定桥梁结构的承载能力以及是否需要进行静力荷载实验,其可节约一部分桥梁荷载实验所需的人力物力。
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