摘要
桥梁结构长期暴露于自然和人为危害中，可能导致结构日积月累的损坏，甚至出现突然的倒塌。为了避免这些突发事件的发生，对桥梁结构进行早期损伤检查显的尤为重要。裂缝的存在，会导致桥梁局部刚度的降低，但是结构固有频率变化很小或者几乎没有变化。与频率变化相比，振型的变化对局部损伤更加敏感。然而，振型变化的检测需要大量的传感器。这些原因导致所提的损伤识别方法在实际中受阻。此外，裂缝的出现加快了外界环境对结构的腐蚀。所以研究桥梁裂缝的损伤识别具有重要的现实意义。 一般认为，受损结构产生的异常变化隐藏在结构的动态响应中。通过对这种异常的提取和分析，可以准确地识别结构的损坏程度和位置。本研究使用较少的传感器，考虑到传感器位置的不同，分别对传感器直接放置在桥上和测试车上采集的信号进行分析，完成桥梁的损伤识别。 基于桥梁响应的损伤识别，本文提出了将总体平均经验模态分解（CEEMD)和功率谱（PSD）灵敏度相结合的桥梁结构在移动荷载下的损伤检测方法。该方法使用单点测量，能够准确识别桥梁单个和多条裂缝的位置。损伤位置是通过直接检查最高阶伪频分量对应的第一阶固有模态函数来揭示的，在损伤位置处它呈现出一个突然的变化。其次，在确定桥梁的损伤位置后，只需要对损伤位置处的裂缝深度进行功率谱灵敏度分析得到损伤程度，避免了盲目的对所有单元进行功率谱求解。 基于车辆响应的损伤识别，本文提出了基于改进的希尔伯特-黄变换和功率谱灵敏度相结合的桥梁裂缝损伤定位和定量方法。通过采集测试车辆上传感器的加速度响应，对其做经验模态分解，选取对裂纹更加敏感的车辆频率所对应的固有模态进行希尔伯特变换得到三维时频幅值谱，通过瞬时频率的降低和瞬时幅值的变大确定损伤位置。然后以损伤位置的裂纹参数作为损伤程度指标，采用功率谱灵敏度方法识别桥梁结构的损伤程度。多种工况的数值结果表明二种方法都能够识别桥梁裂缝位置和损伤程度。最后通过小车过简支梁实验也初步验证了两种方法的可行性。
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