基于裂缝参数的简支梁桥动态模型修正

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1、承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论1.1引言随着我国国民经济持续快速的发展，我国交通运输事业也迎来一个辉煌灿烂的时

2、代。普通公路和高速公路的发展，极大地提高了中国公路网的整体技术水平，优化了交通运输结构，有力地促进了我国经济发展和社会进步。相对于其他基础设施，公路桥梁造价高、投资大、社会效益和影响巨大，公路桥梁的运营情况更值得关注。由于交通的需要，近年来我国的江河湖海上和城市内，都修建了许多特大和大、中型桥梁，包括铁路桥梁、公路桥梁、公铁两用桥和城市的立交桥等[1]。这些桥梁在建设中和运营管理期间，都需要进行大量常规的技术检测工作，以确保工程的设计要求和施工质量及运行安全[2]。而同时许多早期修建的桥梁结构，由于年久失修，导致桥梁局部出现了一些病害[3]，例如，混凝土表面脱落，钢筋外露；混凝土碳化、盐蚀严

3、重，使主要受力截面的抗压性能受到削弱等等不一而足。因此，只有通过检测，评价其使用可靠度、估计其剩余寿命，才能为桥梁主管部门的决策提供依据。混凝土桥梁的检测离不开荷载试验[4]。在过去一段时间里，人们主要采用静载试验方法来评价桥梁结构的承载能力。虽然静载试验比较直观，但是静载试验所需的设备笨重、试验时间长，费用高，并且影响桥梁的正常运营[5]。况且桥梁结构除了承受本身自重和各种附加恒载以外，还要承受交通载荷已及受到风载、气候等种种复杂因素的影响，故对桥梁进行动载试验显得十分必要[6]。近年来，桥梁动载试验由于工作量较小，费用低，试验时间短，操作方便、快捷而受到青睐，因此，桥梁动载试验迅速发展起

4、来，并得到了广泛的应用[7][8]。1.2国内外动测法结构性能评价研究的研究现状桥梁动载试验是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动，测定桥梁结构的固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、动力响应（加速度、动挠度）等参量的试验项目，从而宏观判断桥梁结构的整体刚度、运营性能[9]。1.2.1桥梁自振特性测试方法的发展概况早在20世纪四五十年代，在航空工业中就采用共振实验确定系统的固有频率。60年代，发展了多点单相正弦激振、正弦多频单点激励，通过调力调频分离模态，制造出商用模拟式频响函数分析仪。60年代后期到70年代，出现了各种瞬态和随机激振、频域模态分析识别技术[10]。随着数字式动态测试技术和计算

5、机技术的飞速发展，使得以单入单出和单入多出为基础识别方1基于裂缝参数的简支梁桥动态模型修正式的模态分析技术普及到各个工程领域，在结构性能评价、结构动态修改和动态设计、故障诊断和状态监测以及声控分析等方面的应用研究异常活跃，尤其是基于FEM、EMA和最优控制理论的结构动态修改和动态设计，取得了丰硕的研究成果[11]。目前，模态分析技术在我国己成为一门重要工程技术，不仅仅是研究单位从事研究的理论课题。模态参数识别是实验模态分析的核心。模态参数识别已发展到有多种成熟的方法，最常用的方法是基于最小二乘法的曲线拟合法，其含义是，根据理论模态分析选择适当的数学模型，使测得的实验模型与数学模型之差最小。按

6、照不同的参数模型，模态参数识别分为频域模态参数识别和时域模态参数识别[12]。以频响函数（传递函数）为基础的参数识别称为频域参数识别以时域信号（脉冲响应函数或自由振动响应）为基础的参数识别称为时域参数识别。频域法已发展得相当成熟。由于时域法所用设备简单，尤其是可只根据自由响应而无需激励就可进行参数识别而受到普遍重视。在识别除振型外的其他模态参数时，按照使用响应信号的数目分为局部识别和整体识别两种，按照使用激励和响应的数目分为单入单出（SISO）识别法、单入多出（SIMO）识别法和多入多出（MIMO）识别法[13]。SISO属于局部识别、SIMO和MIMO属于整体识别。在SISO频域模态参数识

7、别中，按照模态密集程度不同，可分为单模态识别和多模态识别。前者将待识别的各阶模态看作与其他模态独立的单自由度系统，适于阻尼较小、模态较分散的情形。后者将待识别的几阶模态看作是耦合的，并考虑拟合频段以外的模态影响。对于阻尼较大，模态较密集的情况，必须用多模态参数识别法。1.1桥梁动载试验冲击荷载测试的发展概况随着交通事业的迅猛发展，在公路与城市道路上，汽车车辆的载重及运行速度不断提高，同时，高强材料的使用致使桥