基于车-桥响应连续小波变换的桥梁无模型损伤识别方法

摘要：

与传统的基于桥梁动力响应的桥梁损伤识别方法不同,提出了一种基于车辆-桥梁耦合振动时程连续小波变换的桥梁结构无模型损伤识别方法.以简支梁为例,假定桥梁的损伤形式为裂缝,并使用集中扭转弹簧来模拟梁中的裂缝,进而利用传递矩阵法,确定了损伤简支梁的模态参数、固有频率和振型.使用弹簧-阻尼-质量系统模拟车辆,建立了简支梁在移动弹簧质量单元作用下的车辆-桥梁耦合振动模型,并推导了车辆-桥梁系统的运动方程,利用模态分解理论得到了简支梁和移动弹簧质量单元的振动响应.根据桥梁裂缝的数量、位置和深度设置了 5种不同工况,使用Mexican Hat小波分别对车辆和桥梁的竖向位移时程进行连续小波变换,找到小波系数取极大值的点,即信号的突变点,从而确定了桥梁的损伤位置.对振动响应添加5％的噪声后,使用连续小波变换方法仍然能清晰分辨出变异点的位置,但当裂缝位于桥梁端部时,可能会造成误判.为了解参数对识别结果的影响,分别按照车辆速度、车辆质量、车辆刚度等参数共设置了 15种不同工况,进行识别效果的比较.结果表明:该方法能够准确确定损伤位置,是一种有效的方法;当车辆较重、车速较低时的桥梁损伤识别效果较好,而车辆的刚度和阻尼对桥梁损伤识别结果的影响较小.

关键词：桥梁工程、损伤识别、小波变换、梁桥、车-桥耦合振动、扭转弹簧模型

所属期刊栏目：39

分类号：U446.2(桥涵工程)

资助基金：中央级公益性科研院所基本科研业务费项目;中央级公益性科研院所基本科研业务费项目

在线出版日期：2022-11-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：25-31