桥梁行车激励辨识的实验模态方法研究

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterTheresearchonexperimentmodalmethodtoidentifythevehicle‘gloadsonthebridglVeIIiclemovmloads0nthebridgegByPanfengHouSupervisor：Professor．XinZhangBridgeandtunnelengineeringSchoolofCivilengineering—April，2014学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人

2、在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：√。，忤，月万日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文

3、和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：∥’，中年r月对日摘要桥梁结构在运行过程中所受的外部动荷载，尤其是行车激励荷载对桥梁安全性能和使用寿命均有不利影响。然而，若想采用直接的测试手段对桥梁在运营过程中所受到的行车激励荷载进行准确的测量，这几乎是不可能的。因此，通过桥梁上有限测点的振动响应来辨识行车激励荷载便成为一种有效的途径。桥梁行车激励辨识属于随机荷载辨识问题。目前的研究多从板梁理论出发，考虑车辆荷载的移动效应，通过优化方法来反演结构所受的荷

4、载。此类方法在分析过程中着眼于车桥相互作用的具体过程，利用有限元模型的精确性，力求反演荷载的空间位置以及时程演化。分析过程明显受到反分析奇异性的影响。首先，本文运行模态实验，采用模态力锤给梁板施加激励，收集各测点处的振动加速度信号，再利用matlab编程对各测点处的加速度信号进行分析，可以求出梁板结构的模态参数以及各阶振型。在此基础上，通过在实验室内运行行车动荷载辨识实验，求得梁板各阶的模态动刚度，并依据张欣n1等提出的在运行状态下桥梁行车激励辨识的实验模态方法，对梁板各测点处的加速度响应进行滤波分析，求得各阶模态的瞬时振幅，最后辨识出梁板所受的行车激励模态荷载F1的时

5、程和频谱成分；再依据放置于行车上的加速度传感器收集到的小车实际振动引起的加速度信号，可以求出小车在行驶过程中所产生的模态荷载F2的时程和频谱成分。最后，依据随机振动理论，在相同检测时间段内、相同模态下我们可以分别求出这两种模态荷载的根方差，将根方差数值进行对比，可以得出如下结论：在环境因素和实验条件的影响下，以上两荷载的根方差数值相差较大，但是对于不同测点、相同模态下两荷载的根方差数值的比值大小平稳。结果表明，在实验条件和外界环境基本保持不变的情况下，相同模态下的辨识模态荷载Fl的根方差与实测模态荷载F2的根方差比值基本保持平稳。然而，要想弄清楚外界环境各影响因素和实验

6、条件对实验结果的影响程度，需进行大量的实验来进行比对分析。最后，在综合考虑各影响因素的前提下，我们能够最大程度的识别出桥梁结构在运行过程中所承受的行车激励荷载，为桥梁的健康运营、延长其使用寿命提供很好的技术手段。本文实验结果表明，在实验条件和外界环境等因素基本保持不变的前提下，我们能够利用张欣⋯等所提的方法来进行桥梁行车激励荷载的辨识，该方法能够摘要克服荷载辨识过程中由于反分析奇异性所带来的不确定性，使用简便，适合应用于桥梁结构健康监测系统。关键词：桥梁，频响函数，荷载识别，健康监测，模态实验IIABSTRACTItmayposeadverseeffectsonsafe

7、typerformanceandservicelifeoftheoperationalbridgeundertheexternaldynamicloads，especiallythemovingvehicleloads．However,it’Simpossibletoidentifythemovingvehicleexcitationsofoperationalbridgebyaccuratemeasurementdirectly．Therefore，aneffectivewaycallbefoundtoidentifythevehicl