基於車橋耦合振動分析的橋樑損傷診斷方法研究

《基於車橋耦合振動分析的橋樑損傷診斷方法研究》是依託北京交通大學，由夏禾擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於車橋耦合振動分析的橋樑損傷診斷方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：夏禾
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

基於車橋三維空間動力相互作用理論，採用理論分析、試驗室試驗和現場試驗相結合的方法，研究基於車橋耦合振動分析的橋樑損傷診斷方法這一前沿課題。建立能考慮各種邊界條件、橋樑形式、結構損傷類型的車橋耦合振動分析模型和車橋系統動力試驗模型，分析橋樑位移、速度、加速度、應變等回響對橋樑不同類型、不同程度損傷的敏感性，探求動力回響與橋樑損傷的內在關在線上理，提出基於少量測點回響的橋樑損傷定位和定量評估方法；研究直接利用車激橋樑回響和間接利用通行車輛回響識別橋樑模態參數的理論和信號分析方法。最終目標是為在役橋樑的實時監測和狀態評定提供一種可靠的方法。項目具有國際合作以及與測試經驗豐富的鐵路局開展合作的背景，有利用國內外大量橋樑試驗、檢測和監控資料及在鐵道部項目支持下進行橋樑現場動力試驗的便利條件。項目的完成將對完善橋樑損傷診斷的基礎理論做出貢獻，並為進一步的理論研究和工程套用奠定基礎。

結題摘要

本項目基於車橋動力相互作用理論，採用理論分析、試驗室試驗、現場試驗、數值仿真分析相結合的方法，系統研究了基於車橋耦合振動分析的橋樑損傷診斷方法這一橋樑工程領域的前沿課題，完成了計畫的研究目標和研究內容。建立了能考慮各種邊界條件、橋樑形式、結構損傷類型的車橋耦合振動分析模型和車橋系統動力試驗模型，利用移動車輛—橋樑模型動力試驗系統進行了車橋動力性能測試，利用車輛回響和橋樑回響分別識別橋樑的模態參數。結合與比利時魯汶大學的合作，利用魯汶大學在義大利Sesia高速鐵路橋的測試數據，進行了橋樑損傷識別方法的研究，為建立橋樑模態參數識別和損傷診斷模型和分析方法提供數據和參數。利用西班牙Jalon 高速鐵路橋的振動測試數據，通過有限元修正，建立了精細的橋樑有限元分析模型。研究了橋樑位移、速度、加速度、應變等回響對橋樑不同類型、不同程度損傷的敏感性，揭示了橋樑動力回響與橋樑損傷的內在關在線上理，提出了基於少量測點回響的橋樑損傷定位和定量評估方法、直接利用車激橋樑回響和間接利用通行車輛回響識別橋樑模態參數的理論和信號分析方法。用位移互等定理解釋了對移動荷載作用下樑的位移回響進行連續小波變換識別損傷的可行性。以移動荷載作用下結構位移時程作為輸入，對其進行小波變換識別損傷位置，用Lipschitz指數評價損傷程度，考慮了不同程度損傷、不同測點位置、多位置損傷、荷載速度、荷載大小等因素的影響。與比利時魯汶大學、西班牙馬德里理工大學、日本鐵路綜合技術研究所進行了有效的合作，通過完成國際合作項目、學術互訪，協助組織國際會議，互派學者，共享試驗數據，聯合培養研究生等方式，合作研究橋樑結構的動力安全評估與損傷識別問題。夏禾教授作為主編，與比利時、西班牙等國家的學者共同完成了英文專著《Bridge Vibration and Controls: New Research》，並由美國Nova Science Publishers出版。研究成果在國內外發表論文15篇，其中SCI檢索4篇， EI檢索6篇。培養博士研究生3名、碩士研究生5名。研究成果豐富和完善了橋樑損傷診斷的基礎理論，並為進一步的理論研究和工程套用奠定了基礎。