【摘 要】
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模态参数(频率、阻尼和振型)是反映桥梁动力特性的重要指标,广泛地应用于桥梁损伤识别、模型修正和优化设计等方向,其识别问题一直是土木工程领域重要研究课题。传统模态参数识别方法是在桥梁上安装大量传感器采集其动力响应,进一步通过数据处理工具获得模态参数,在振型识别方面存在数据处理工作量大、传感器数量多和识别精度偏低等亟待解决的问题。本文提出了一种基于车辆-桥梁系统瞬时频率的桥梁模态参数识别方法。本方法基
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模态参数(频率、阻尼和振型)是反映桥梁动力特性的重要指标,广泛地应用于桥梁损伤识别、模型修正和优化设计等方向,其识别问题一直是土木工程领域重要研究课题。传统模态参数识别方法是在桥梁上安装大量传感器采集其动力响应,进一步通过数据处理工具获得模态参数,在振型识别方面存在数据处理工作量大、传感器数量多和识别精度偏低等亟待解决的问题。本文提出了一种基于车辆-桥梁系统瞬时频率的桥梁模态参数识别方法。本方法基于车辆-桥梁系统频率变化能反映桥梁的模态参数特性的基本原理,在桥梁上安装少量传感器采集系统响应,通过同步提取变换识别系统瞬时频率,从而估计桥梁模态参数。数值算例和实验室实验验证了本文提出的桥梁模态参数识别方法的有效性,并将识别的桥梁模态参数应用于桥梁有限元模型修正。本文主要研究内容包括:(1)详细介绍了传统的桥梁模态参数识别方法和基于少量传感器的桥梁模态识别方法的研究现状,以及桥梁模态参数在有限元模型修正中的应用。(2)推导了车辆-桥梁系统的瞬时频率和桥梁振型之间的本质物理关系;详细介绍了通过同步提取变换估计车辆-桥梁系统瞬时频率的原理;提出了基于车辆-桥梁系统的瞬时频率追踪的桥梁模态参数识别方法,化桥梁振型识别为系统瞬时频率识别,提高识别精度和效率。(3)通过数值算例和实验室模型实验对本文所提出的方法进行验证。设计简支梁桥和连续梁桥数值算例,通过安装在桥梁上的少量传感器采集车辆-桥梁系统响应,进而估计桥梁的振型和频率,系统研究了移动车辆参数和传感器位置等对识别结果的影响。在实验室内制作车辆-桥梁模型,通过系统响应识别桥梁模态参数。数值算例和模型实验结果验证了本文提出的基于车辆-桥梁系统瞬时频率的桥梁模态参数识别方法的有效性和优越性。(4)将通过本文提出的方法所识别的模态参数应用于桥梁有限元模型修正。模型修正结果表明,本文所提出的方法识别的模态参数具有较高的精度,能为修正桥梁有限元模型提供数据支撑。
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