基于小波包提取桥梁准静态响应的方法研究

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准静态响应是计算桥梁冲击效应的必要参数,也是基于影响线的桥梁振动分析及结构性能评估方法中的重要因子。已有研究表明,桥梁准静态位移及应变的获得主要以数值计算和振动信号反演为主,各种方法均有一定的限制条件及局限性。如果能从桥梁振动信号中直接分离提取准静态成分,将大大提高桥梁动力性能检测及分析的效率,并为桥梁随机振动下结构实时冲击效应的分析提供有效的计算方法。本文以此为目的,开展了如下研究工作:(1)基于谐波叠加法模拟路面不平度,在移动车辆荷载作用下,推导了简支梁静态响应成分和动态响应的解析表达式。通过进一步的频率成分分析,提出了利用小波包变换提取车-桥耦合振动状态下桥梁准静态响应的方法(简称为小波包法)。(2)建立了二维车-简支梁桥耦合振动整体分析模型,在MATLAB环境编制程序求解了简支梁桥的动力响应,并利用小波包提取准静态成分,分析了车速、路面等级、以及信号相关性对于提取结果的影响。(3)基于分离迭代法模拟了三维车-连续梁桥耦合振动分析,验证了小波包法提取桥梁准静态响应的可行性,讨论了准静态成分提取的整体误差随车速、路面条件的变化规律,以及小波包变换过程中由小波基不对称引起的边界失真、局部误差较大等问题。(4)在三维车-桥耦合分析模型基础上,对多车荷载作用进行了简化模拟,定义了9种车流布置工况,并讨论了车流速度,车辆间距、多种车速、偏载等对于小波包法提取结果的影响。
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