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车辆激励下大跨连续刚构桥振动声纹特性识别研究

作　者: 程浩
导　师: 彭凯
学　校: 重庆交通大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 大跨连续刚构桥车辆激励裂纹损伤声纹动力识别
分类号: U446
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

针对目前国内大跨连续刚构桥普遍存在的开裂损伤病害多发、早发，严重影响结构工作性能和耐久性的现实问题，本文以大跨径连续刚构桥为对象，研究基于车辆随机激励的结构裂缝损伤动力识别方法。在国内外现有研究成果的基础上，基于动力学、波动学以及信息学相关理论，提出利用结构振动模态识别、声纹识别等技术手段建立“大跨桥梁裂纹损伤车辆随机激励动力识别系统”，并进行了初步的试验和理论探索。本文开展的主要工作如下：对云南省黑冲沟特大桥实测加速度数据进行分析计算，解析出其低阶固有频率；建立黑冲沟特大桥有限元仿真模型，计算结构固有频率，并探讨预应力的变化、局部裂缝对结构动力特性的影响；通过实测数据结果与数值计算结果的对比分析表明低阶固有频率在大跨径连续刚构桥裂缝及预应力损失等损伤识别上辨识度不高。按照相似比原理，对黑冲沟特大桥（左幅）进行缩尺模型设计，并设计试验方案，开展环境激励、锤击模态以及模型车辆不同车重、不同车速等多个工况的车辆行驶动力激励试验，测试结构控制截面加速度响应；建立缩尺模型有限元仿真计算模型，计算结构动力特性。对缩尺模型动力试验实测加速度数据进行模态分析、频谱分析、声纹解析，研究能够反映结构局部发声物理特性的高阶频率的概率稳定性，探讨基于车辆随机激励的结构裂缝损伤识别方法的可行性及其在大跨径连续刚构桥裂缝损伤识别上的应用。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-17
  1.1 选题背景及研究目的  7-8
  1.2 大跨连续刚构桥的特点及主要病害  8-10
  1.3 桥梁健康监测研究现状  10-12
  1.4 结构裂缝损伤动力识别研究现状  12-16
    1.4.1 损伤识别基本原理及方法  12-14
    1.4.2 基于车辆随机激励的大跨连续刚构桥模态分析  14-15
    1.4.3 声纹识别系统的基本原理及方法  15-16
  1.5 本文研究的主要内容  16-17
第二章黑冲沟大桥动力特性实测与有限元分析  17-35
  2.1 工程概况  17-18
  2.2 黑冲沟特大桥实测数据整理分析  18-25
    2.2.1 监测系统传感器布置位置  18-21
    2.2.2 监测数据分析  21-24
    2.2.3 黑冲沟特大桥实际裂缝状况  24-25
  2.3 黑冲沟特大桥有限元仿真计算分析  25-33
    2.3.1 预应力损失对结构动力特性的影响分析  25-28
    2.3.2 黑冲沟特大桥有限元模型  28-32
    2.3.3 局部裂缝对结构动力特性的影响分析  32-33
  2.4 有限元模型计算与实测数据对比分析  33-34
  2.5 本章小结  34-35
第三章黑冲沟特大桥（左幅）缩尺模型试验方案设计  35-52
  3.1 试验理论基础  35-36
    3.1.1 频谱分析方法  35
    3.1.2 试验目的  35-36
  3.2 缩尺模型设计  36-46
    3.2.1 试验原型简介  36
    3.2.2 模型相似常数的确定  36-38
    3.2.3 模型设计和制作  38-46
  3.3 加速度计测点布置  46-49
  3.4 试验方案设计  49-50
    3.4.1 脉动试验  49
    3.4.2 行车试验  49-50
  3.5 本章小结  50-52
第四章缩尺模型有限元分析与试验数据分析处理  52-72
  4.1 有限元模型分析  52-54
    4.1.1 有限元模型的建立  52-53
    4.1.2 有限元模型特征值分析  53
    4.1.3 原桥与缩尺桥有限元分析比较  53-54
  4.2 缩尺模型的实测数据分析  54-71
    4.2.1 脉动试验数据分析  55-59
    4.2.2 行车试验数据分析  59-71
    4.2.3 数据分析总结  71
  4.3 本章小结  71-72
第五章本文的主要工作及结论  72-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
在学期间发表的论著及取得的科研成果  78

车辆激励下大跨连续刚构桥振动声纹特性识别研究

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