基于便携式传感设备的桥梁损伤快速检测方法研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tuwei0164
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传统的桥梁结构直接检测方法是通过将传感器直接安装于桥梁结构上来测量桥梁结构的振动情况,从而获取桥梁结构的动力响应特性。而桥梁结构间接检测方法则是利用车桥耦合作用将传感器安装于过桥车辆车轮承轴上,从过桥车辆的振动响应信息中间接提取桥梁结构的动力响应特性。基于车桥耦合的桥梁间接检测方法不但具有快速、经济和不需要阻断交通等优势,而且还能避免检测后期需要处理海量的储存数据等难题。但其局限性在于安装在汽车车轴位置处的加速度传感器容易损坏且不易于维护与更换。因此,为了使基于车桥耦合的桥梁间接损伤检测方法在实际桥梁工程检测中得到有效应用,本文系统地研究了基于车桥耦合的桥梁间接损伤检测方法,主要工作如下:改进了现有的桥梁间接损伤检测方法,假设在差分法近似成立的前提下,通过子结构方法引入车辆行驶过程中车身与车轮耦合振动模型对车桥耦合模型进行修正,研究车轮-车身系统处于低频段振动时,桥梁-车轮-车身耦合振动关系。并从理论的角度证实了从过桥车辆车身振动响应信息中提取桥梁结构损伤信息的可行性。提出基于车辆加速度的路面不平度采集方法。改进的桥梁间接损伤检测方法难点在于需要提前确定待测桥梁路面的激励频率。为了解决这个问题,本文提出了基于车辆加速度的路面不平度采集方法,并使用功率谱密度函数对采集到的路面不平度进行分析,以此来确定桥梁路面的激励频率。提出从过桥车辆车身动态响应信息中提取特征挠度方法。为了从车辆车身振动响应信息中提取桥梁结构损伤信息,本文对在基于车桥耦合的桥梁间接损伤检测方法中用于评估桥梁结构健康状况指标的特征挠度进行研究,并详细介绍从过桥车辆车身振动响应信息测量值中提取特征挠度的计算流程。在选用便携式传感设备进行桥梁损伤检测之前,对便携式传感设备进行标定试验。通过实验室车桥耦合试验,使用便携式传感设备对拆除桥梁下方横隔梁的桥梁损伤工况进行损伤检测。结果表明,基于便携式传感设备的桥梁间接损伤检测方法能有效且快速的识别出桥梁结构损伤。
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