桥上列车移动荷载参数自动识别系统试验

提出了一种用于列车移动荷载参数自动识别的系统,并制作了等截面简支钢梁和试验列车模型进行试验研究。利用基于图像处理技术的桥梁动态位移采集系统,获取模型桥梁测点位置的动态位移响应,同时利用自行设计的列车模型参数采集系统获取列车模型的移动速度、轮轴个数和轴间距,最后采用桥梁列车多轴移动荷载识别系统识别出列车轴重荷载值。通过对不同移动速度、不同测点个数下列车参数识别效果的分析,验证了本文所述列车移动荷载参数自动识别系统的可行性和准确性,为今后荷载识别系统的实际应用做好准备。     

移动荷载激励下基于时空信息融合技术的弯桥损伤识别

利用移动荷载激励下获得桥梁某测点的时程响应数据,结合小波包时频分析的特点,引入频带内具有时序性的局部能量概念,并以此定义了一个单测点时的损伤指标;进一步为了提高指标的准确性及抗噪能力,提出了利用不同速度(不同周期)不同测点的时空信息融合技术来进行最终损伤判别及分析。以一弯桥为研究对象,建立有限元模型,通过瞬态分析方法进行桥梁移动荷载作用下的损伤识别模拟,利用选定测点的时程响应数据,验证该方法的可行性,并进一步进行了因素分析及抗噪能力研究。研究表明:所提出的单测点损伤指标适用于多损伤识别,损伤位置处指标数值大小与测点位置有关,测点离损伤越近,数值越大;一定范围内移动荷载速度对结果的影响不大;通过时空信息融合技术做最终损伤判别可以有效的提高损伤识别的精确度及抗噪能力。     

基于位移平均曲率差的桥梁结构损伤识别方法研究EI北大核心CSCD

针对结构损伤识别受外界随机荷载干扰较大的问题,提出了归一化位移均值波形的平均曲率差法。该方法将多样本组的位移响应均值作为损伤特征函数,初步消除噪声的影响;再将位移均值曲线的曲率归一化处理,并求解曲率差值,大大降低随机荷载的影响;最后以相邻测点的平均曲率差为损伤识别指标判断损伤单元。以简支梁桥和自锚式悬索桥为算例,从理论和数值模型两方面对提出方法进行验证。结果表明,所提方法既能对任一移动荷载作用下的结构进行损伤识别,也适用于随机荷载作用下的结构损伤识别。该研究还分析了不同程度噪声对识别效果的影响,从分析结果可以看出,所提方法具有较好的抗噪性能。     

基于BP神经网络的桥上移动荷载分阶段识别方法

移动荷载识别可作为桥梁损伤机理研究的基础,同时为交通规划提供可靠的车载信息。提出了一种基于BP神经网络的桥上移动荷载的分阶段识别新方法。建立了桥梁有限元模型和2自由度5参数车辆模型,模拟生成了神经网络训练样本。采用分阶段识别技术,分步识别了桥上车辆的位置、速度和荷载。在神经网络设计中,利用正交设计法选择训练样本集,采用正则化方法对误差性能函数进行修正,并采用遗传算法对初始权进行了优化。数值仿真了一简支梁桥的移动车辆荷载识别,并通过模型试验进行了验证。结果表明:所提出的方法能够在线、实时地识别桥上移动车辆荷载,识别精度高、收敛速度快,且具有较强的鲁棒性和抗噪能力。     

简支梁桥与多跨连续梁桥上移动荷载的识别与参数分析

移动车辆荷载反复作用会导致桥梁疲劳损伤甚至破坏,移动荷载识别是桥梁健康监测的重要措施之一。采用样条函数逼近法对简支梁桥与多跨连续梁桥上的移动荷载进行识别和参数分析。基于模态叠加法和梁固有振动的精确解,建立了移动荷载作用下简支梁和连续梁的运动方程;利用样条最小二乘法逼近桥梁应变响应,由样条数值微分求得响应导数;再通过Tikhonov正则化方法结合奇异值分解技术得到了荷载识别的正则解。对一简支梁和一三跨连续梁进行了数值仿真,并对一些影响因素进行了参数分析。利用已有的试验数据验证了方法的可靠性。结果表明,样条函数逼近法能有效地识别简支梁与连续梁桥上的移动荷载,具有很强的实用性和抗噪性能;而且简支梁桥上的荷载识别精度和抗噪性能高于连续梁桥;利用Tikhonov正则化方法可得到荷载识别的稳定解,并有利于提高识别精度,降低对噪声的敏感性。     

基于矩量法的桥梁移动车载识别试验研究

基于矩量法和移动荷载识别理论，采用整域基函数——正交勒让德多项式表达桥面移动车载，从车致桥梁弯矩响应识别桥面移动车载，提出了一种时域移动荷载识别改进方法（ITDM）。利用试验测量的车致桥梁弯矩响应时程数据重点研究了几个主要参数对ITDM的影响，这些参数包括：基函数数量、模态数、测点数及测点位置和运行时间等，同时与时域法（TDM）进行了对比研究。试验研究结果表明：ITDM性能与TDM相若，但ITDM更以适应性强和省时而优于TDM，这对于桥梁移动荷载的现场在线准确识别非常有利。     

三次样条函数在桥梁移动荷载识别中的应用

基于欧拉梁模型，介绍了移动荷载识别的一般原理，提出采用三次样条曲线拟合来识别桥梁移动荷载的方法，用三次样条函数逼近桥梁挠度，对逼近函数微分求得桥梁挠曲速度和加速度，并根据模态叠加原理将挠度、速度、加速度转换为模态响应，由模态坐标方程和最小二乘法识别桥上移动荷载。通过计算机仿真，利用算例测试识别误差，获得的结果较理想。     

移动荷载激励下基于平均曲率模态的简支梁局部损伤识别

该文采用缺口平滑拟合技术,利用移动荷载激励下结构的响应数据,通过分析梁式结构的平均曲率模态,对结构进行局部损伤定位。该方法不需要损伤前的桥梁激振数据,受信号噪音影响较小,并且可用于多移动荷载同时激励的情况,实践性和可操作性大大提高。首先分析在质量-弹簧-阻尼体系的移动荷载激励下简支梁的动力响应,通过Newmark-β时域积分算法分析沿时间平均处理后的简支梁振动位移模态,验证了基频模态在移动荷载激励下简支梁位移响应中的支配作用,在理论上解释了平均信号处理的意义。其后,利用ANSYS生死单元技术进行质量-弹簧-阻尼体系的移动荷载仿真,构造出三角函数拟合曲线的形式用于损伤识别。数值实验取得了良好的识别效果,表明该方法在多点损伤、多移动荷载、噪音影响等情况下均具有良好的灵敏性。该文为正常通车条件下桥梁的损伤识别研究提供了一种新思路。     

根据响应识别桥上列车荷载的模糊模式识别方法

为准确快速的获知通过桥梁的列车荷载大小，将模糊模式识别的方法引入桥梁列车荷载识别问题，将列车荷载识别过程转变为与列车荷载响应标准模式库的模式匹配过程。采用数值分析方法，分别基于桥梁位移、速度和加速度响应对鄱阳湖连续钢桁桥列车荷载进行识别，结果表明利用加速度响应获得的识别结果精度要明显好于采用位移和速度响应获得的识别精度，同时通过对在噪声干扰下列车荷载识别结果的分析，验证了本文所述方法对桥上移动列车荷载进行识别的可行性和准确性。     

桥梁移动荷载识别的不适定性及其试验研究

对桥梁移动荷载识别方程不适定问题进行研究，提出采用预处理共轭梯度法（PCGM）求解超定方程组，通过选择不同的预优矩阵，改善和解决超定方程组的欠秩和病态问题。为验证基于PCGM方法的现场实用性，设计制作了车桥试验模型，通过试验采集到的桥梁弯矩响应数据识别桥面移动荷载。比较桥梁模态数、预处理共轭梯度法迭代次数、桥面粗糙度、车辆重量以及测点选择对识别结果精度的影响后，研究结果表明：基于PCGM方法能够很好地识别车辆荷载，收敛较快且能较好改善荷载识别方程的不适定性。     

移动荷载识别的函数逼近法

由多式函数,三角函数及其结合逼近桥梁挠度,对逼近函数分求得桥梁挠曲速度和加速度,用最小二乘法由桥梁挠度及近似的挠曲速度和加速度识别桥梁的模态位移、模态速度和模态加速度,由梁的模态座标方程和最小二乘法识别上移动荷载。与以前的识别方法相比,函数逼近的识别方法受测量噪声的影响较小。     

基于小波总能量相对变化的结构损伤识别EI北大核心CSCD

桥梁结构损伤伴随着服役期的增加而逐渐加深,寻找合适的损伤识别方法则是桥梁工作者必须面对的问题。通过对测点处动态响应信号进行离散小波变换,并计算各测点处的小波总能量,以结构未损伤状态为基准,提出了一种基于小波总能量相对变化的损伤识别方法,并以一两端固支梁为例,进行了损伤识别应用及有限元模型验证,结果表明,提出的损伤识别指标能够准确判断损伤的存在和定位损伤,且对损伤程度具有敏感性,对噪音污染、小波种类和分解尺度数有鲁棒性,并能够根据加速度、速度和位移信号的分析处理进行损伤判定,可用于桥梁结构的损伤识别。     

基于小波总能量相对变化的结构损伤识别

桥梁结构损伤伴随着服役期的增加而逐渐加深,寻找合适的损伤识别方法则是桥梁工作者必须面对的问题。通过对测点处动态响应信号进行离散小波变换,并计算各测点处的小波总能量,以结构未损伤状态为基准,提出了一种基于小波总能量相对变化的损伤识别方法,并以一两端固支梁为例,进行了损伤识别应用及有限元模型验证,结果表明,提出的损伤识别指标能够准确判断损伤的存在和定位损伤,且对损伤程度具有敏感性,对噪音污染、小波种类和分解尺度数有鲁棒性,并能够根据加速度、速度和位移信号的分析处理进行损伤判定,可用于桥梁结构的损伤识别。     

大跨越钢管混凝土输电塔顺风向分区风荷载谱识别方法

为了从风洞试验测量的位移响应中较好地识别出钢管混凝土输电塔的风荷载,本文对荷载识别过程进行了模拟。首先选择了3种类型的风荷载谱并将它们分区施加于输电塔的多质点模型上,利用随机振动理论计算出结构的位移功率谱;然后,推导出了从几个测点的位移功率谱识别分区风荷载谱的方法,并定义了评价识别效果的误差指标;最后,分析了测量精度、测点数量及位置、模态数及风荷载系数等对荷载识别精度的影响,得到一些对实际风洞试验具有重要指导价值的结论。     

由响应识别桥上移动荷载

本文介绍一种基于欧拉梁振动理论由桥梁响应识别桥上移动时变荷载的方法，用模态叠加法和最小二乘法由桥梁挠度或应变识别梁的模态位移，采用差分方法得到梁的模态速度和模态加速度，由梁的模态座标方程和最小二乘法识别桥上移动荷载，并通过计算机仿真说明测试误差、桥梁跨度及荷载间距对识别结果的影响     

基于小波变换与Lipschitz指数的桥梁损伤识别研究

针对连续小波变换与Lipschitz指数在识别信号奇异性上的优越性,以裂缝模拟桥梁损伤,提出基于小波变换与Lipschitz指数的损伤识别方法。对损伤结构位移模态进行小波变换,用小波系数灰度图及模极大值轨迹图进行损伤定位,并用Lipschitz指数评价损伤程度。理论推导裂缝梁的Lipschitz指数范围,并数值计算验证该方法识别结构裂缝损伤的有效性。考察Euler梁及Timoshenko梁、不同程度损伤、多位置损伤、稀疏测点布置及噪声测试等多种因素对损伤识别效果影响。     

基于测量位移和频率的结构损伤二次识别方法

为了解决结构多损伤下的位置识别和损伤程度的判定问题，将测量位移和频率用于结构的损伤检测研究，并提出了一种分阶段的二次损伤识别方法。首先考虑测量位移数据量多且包含信息量较大的特点，利用测量的位移数据进行损伤的初次定位识别；然后利用频率的测量精度较高的优势，采用频变法进行结构损伤的定量识别。并针对频变法提出了相应的迭代改进策略，以进一步提高损伤识别的精度。数值仿真结果表明，采用测量位移定位识别可以有效地获得可能的损伤单元，在此基础上利用频变法的迭代改进策略不仅可以得到损伤程度的量化值，而且可以更精确的判断损伤的位置。     

利用有限振动响应快速反演时变荷载的方法与试验

移动荷载是影响桥梁使用寿命的主要因素之一，对其准确地监测与识别能为桥梁养护提供重要依据。基于振动响应反演的移动荷载识别研究经过五十多年的发展，形成了以时域法、频时域法为主的多种方法，取得了不错成就。然而在解决该类方法面临的主要问题：计算耗时明显、反问题求解病态上，现有技术大多需要使用多项测点和复杂优化，在实际工程应用中并不友好。在时域反卷积法和荷载形函数法的基础上，定义新的构造矩阵提取系统矩阵中的有效元素进行荷载识别，在保障对大噪声的鲁棒性的同时，使测点数量和计算成本进一步降低。在数值仿真算例中，该方法在使用含10%和20%白噪声的动挠度响应情况下，仍能稳定地识别周期性移动荷载，除荷载上、下桥阶段，并未出现明显的奇异性。在试验验证中，利用两个试验分别验证了该方法对集中荷载、移动荷载的识别，其精度与计算效率均可满足实际工程需求。     

基于振动响应时频分析的桅杆损伤识别方法

桅杆的模态参数和刚度对纤绳平衡张力、激励和环境条件比较敏感,导致目前比较有效的结构损伤识别方法和指标难以直接应用。为此,探索了基于测点振动响应时频分析而不依赖模态信息的桅杆结构损伤识别方法,提出利用结构测点振动响应的Wigner-Ville分布交叉项统计量WCS(WVD Cross-term Statistic),通过比较损伤前后统计量的相对变化量来进行损伤识别。算例分析结果表明,利用测点振动响应的损伤识别指标WCS相对变化量,除能识别杆身单个不同程度的损伤位置以及多个损伤外,还能分辩出纤绳的损伤特征。通过增大激励的幅值和增加测点的数量,可以提高识别的精度和指标的灵敏度;基于测点位移响应与基于测点加速度响应的损伤识别指标相比,具有更好的损伤识别效果。     

用时域法和频时域法识别桥面移动车载

基于欧拉梁模型,本文利用时域法和频时域法由桥梁响应识别桥面移动车载并重点讨论了几个主要参数对识别结果的影响。这些参数包括模态数、采样频率、车速、响应测点位置和测点数等。结果表明：车桥试验室模型是成功的,用时域法和频时域法均能得到满意的识别结果,但以时域法实用性更强、精度更高,可以直接用于桥面移动车载识别的现场试验。