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基于经验小波变换-噪声辅助分析的桥梁信号降噪方法

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振动与冲击 2022年第21期41卷 246-256页

作者：罗烨钶陈永高李升才浙江工业职业技术学院建筑工程学院浙江绍兴312000 华侨大学土木工程学院福建泉州362000

环境激励下的桥梁结构响应易受噪声干扰,导致信号中的各特征分量无法有效辨别。针对现有降噪方法的局限性,将噪声辅助分析理论引入经验小波变换(EWT)进行改进。首先,基于能量准则与残量频域概率密度曲线特征对改进EWT的关键参数进行自... 详细信息

环境激励下的桥梁结构响应易受噪声干扰,导致信号中的各特征分量无法有效辨别。针对现有降噪方法的局限性,将噪声辅助分析理论引入经验小波变换(EWT)进行改进。首先,基于能量准则与残量频域概率密度曲线特征对改进EWT的关键参数进行自适应确定;其次,根据能量密度与平均周期乘积、JS(Jensen-Shannon)散度构造筛分系数,实现对信号分量的特征筛选;最后,设定频域误差指标进行信号分量集成,对迭代所得信号分量重构进而实现降噪效果。为验证改进EWT的降噪能力,先后以仿真信号和某斜拉桥监测信号为研究对象,通过各降噪指标及时域、频域、时频域图形对各方法的降噪性能进行对比,结果表明,改进EWT的降噪能力更强,在抑制噪声的同时可有效提取特征分量,避免了过度分割及整体集成造成的数据冗余,能够用于实际桥梁动力响应分析。

关键词：桥梁结构降噪方法经验小波变换(EWT) 噪声辅助分析

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桥梁结构阻尼减振技术研究与应用

桥梁建设 2019年第A01期49卷 7-12页

作者：汪正兴柴小鹏马长飞中铁大桥科学研究院有限公司湖北武汉430034 桥梁结构健康与安全国家重点实验室湖北武汉430034

为更有效地提升桥梁结构的动力性能,研发了一系列新的桥梁结构阻尼减振技术,结合工程实践,对这些新技术及应用情况进行分析。斜拉索双杆式杠杆质量阻尼器LMD通过连接杆的特殊设计,可同时控制斜拉索的面内和面外振动;悬索桥吊索外置式摆... 详细信息

为更有效地提升桥梁结构的动力性能,研发了一系列新的桥梁结构阻尼减振技术,结合工程实践,对这些新技术及应用情况进行分析。斜拉索双杆式杠杆质量阻尼器LMD通过连接杆的特殊设计,可同时控制斜拉索的面内和面外振动;悬索桥吊索外置式摆式杠杆阻尼器PLD、冲击质量阻尼器IMD和多重调谐质量阻尼器MTMD可提高吊索的模态阻尼,控制吊索的风致振动;调谐质量液体阻尼器TLMD成功抑制了拱桥刚性吊杆的风致振动和磁浮道岔梁的车桥耦合振动;斜置式多功能变参数抗震黏滞阻尼器具有"减振抗震、减振抗风、双向控制、有限限位"等功能。这些桥梁结构阻尼减振技术的应用,有效抑制了桥梁结构在车辆、风和地震作用下的动力响应。今后桥梁阻尼减振技术应在阻尼减振效果的非线性特性、智能阻尼器研发等方面加强研究。

关键词：桥梁结构减振技术阻尼器工作原理减振效果工程应用

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桥梁结构真实模态的智能化识别

振动工程学报 2019年第3期32卷 471-479页

作者：陈永高钟振宇浙江工业职业技术学院建筑工程学院浙江绍兴312000 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

随着桥梁结构健康监测系统的不断普及,模态参数识别已被广泛运用于桥梁健康监测中以获取结构自身的动力特性值.虽然随机子空间算法作为模态参数识别算法中最为广泛使用的算法之一,但其依然存在稳定图中真实模态筛选难这一难题.基于此,... 详细信息

随着桥梁结构健康监测系统的不断普及,模态参数识别已被广泛运用于桥梁健康监测中以获取结构自身的动力特性值.虽然随机子空间算法作为模态参数识别算法中最为广泛使用的算法之一,但其依然存在稳定图中真实模态筛选难这一难题.基于此,在已有的研究基础之上进行了深入的研究.首先,提出桥梁结构真实模态存在的一般规律,并利用试验对其进行验证;其次,基于稳定图的基本原理提出以频率值、阻尼比以及振型系数为筛选因子的真实模态智能客观筛选算法.最后,以某大型斜拉桥为研究对象进行模态参数识别,并依次将算法所得频率值、阻尼比以及振型系数与动载试验结果和MIDAS理论结果分别进行对比分析,其结果表明:所提算法能运用于实际桥梁结构的真实模态识别,且识别结果具有可靠性.

关键词：桥梁结构健康监测模态参数稳定图真实模态

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不同护栏透风率下桥面雪飘移的数值模拟

工程力学 2023年第3期40卷 36-43页

作者：张天歌周晅毅顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,对典型桥梁断面上的雪飘移进行了数值模拟,得到桥面上风致积雪的重分布。为验证该文数值模拟方法的正确性,以平屋面风吹雪为案例,将该文数值模拟方法得到的结果与风洞试验结... 详细信息

采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,对典型桥梁断面上的雪飘移进行了数值模拟,得到桥面上风致积雪的重分布。为验证该文数值模拟方法的正确性,以平屋面风吹雪为案例,将该文数值模拟方法得到的结果与风洞试验结果进行了对比。在桥面雪飘移的数值模拟过程中,考虑了桥梁护栏的影响,对比分析了不同护栏透风率下桥面风致积雪重分布形式。研究发现:当护栏透风率大于50%时,桥面上不会出现显著的积雪沉积;当护栏透风率小于50%时,桥面护栏附近出现了较显著的积雪沉积,且在迎风端护栏的背风侧沉积最大。为减小桥面风致积雪堆积对交通的不利影响,建议在桥梁设计时采用高透风率的护栏。

关键词：计算流体动力学(CFD) 雪飘移积雪重分布桥梁结构护栏

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冰-车-桥系统耦合振动分析

振动与冲击 2022年第15期41卷 20-28页

作者：吴甜宇邱文亮重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074 大连理工大学建设工程学部大连116024

为了研究桥梁结构在车辆和冰荷载共同作用下的振动反应,提出了冰-车-桥系统耦合动力分析框架。在该框架中,每辆车都被视为一个多自由度的运动系统,桥梁结构采用有限元方法进行建模,利用罚函数定义了车轮与桥面之间的接触关系,实现了各... 详细信息

为了研究桥梁结构在车辆和冰荷载共同作用下的振动反应,提出了冰-车-桥系统耦合动力分析框架。在该框架中,每辆车都被视为一个多自由度的运动系统,桥梁结构采用有限元方法进行建模,利用罚函数定义了车轮与桥面之间的接触关系,实现了各子系统之间的接触与交互作用。基于自激冰力模型得到了依赖于冰与结构相对速度的桥梁结构自激冰力,构建了冰-车-桥系统的耦合动力方程,进而开展了冰-车-桥系统耦合振动分析及行车安全评估。研究结果表明:桥梁竖向振动反应随车速的增加而增大,桥梁横向振动反应则受到了冰荷载的控制;车辆的竖向反应主要依赖于车-桥之间的相互作用力,车辆的横向反应则受冰与桥梁之间相互作用力的主导,车辆与桥梁的交互作用受到了车速和冰速的双重影响;快冰速会增大车辆的横向接触力,降低车辆的最小侧滑抗力,不利于行车安全;冰荷载作用下桥上车辆的前轴车轮比后轴车轮更容易发生侧滑;所提出的冰-车-桥系统耦合动力分析框架可为冰荷载作用下跨海桥梁的行车安全评估提供参考。

关键词：桥梁结构自激冰力冰-车-桥系统耦合振动行车安全

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分阶段施工中钢箱梁制造参数的通用计算方法

浙江大学学报（工学版） 2022年第3期56卷 550-557页

作者：汪劲丰杨松伟亢阳阳向华伟浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 富源县交通运输局云南曲靖655500

为了精确计算分阶段施工中钢箱梁制造参数,形成简便统一的求解思路,基于安装时节段间交界面实现平顺对接的思想,直接根据结构累计位移确定已安装、待安装节段桥位现场的相对位置关系,以设计成桥状态下节段形心处梁长为基准,提出分阶段... 详细信息

为了精确计算分阶段施工中钢箱梁制造参数,形成简便统一的求解思路,基于安装时节段间交界面实现平顺对接的思想,直接根据结构累计位移确定已安装、待安装节段桥位现场的相对位置关系,以设计成桥状态下节段形心处梁长为基准,提出分阶段施工钢箱梁桥节段间制造夹角、顶底板长度制造参数的通用计算方法.将该方法应用于三跨钢箱连续梁桥大节段吊装施工,准确计算各小节段钢箱梁制造参数,并精准修正大节段接缝处顶底板加工长度.结果表明:制造完成后各小节段钢箱梁交界面焊缝宽度均匀一致,现场安装时大节段钢箱梁端面实现精准匹配,合龙后主梁线形与设计线形吻合良好,验证了所提方法的正确性.

关键词：桥梁结构分阶段施工钢箱梁制造参数通用计算方法

基于ANSYS的桥梁颤振时域分析及程序实现

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振动与冲击 2022年第13期41卷 252-258,293页

作者：刘修平刘焕举赵越李光玲天水师范学院土木工程学院甘肃天水741000 河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038 长安大学公路学院西安710064

为避免MATRIX27矩阵单元输入振动频率的误差干扰,同时简化计算时步内的自激力反复迭代确定的重复过程,以自激力脉冲响应函数表达式为基础,对比研究不同优化算法在颤振导数拟合过程中的效果,推导自激力有理函数表达式中非线性项的计算迭... 详细信息

为避免MATRIX27矩阵单元输入振动频率的误差干扰,同时简化计算时步内的自激力反复迭代确定的重复过程,以自激力脉冲响应函数表达式为基础,对比研究不同优化算法在颤振导数拟合过程中的效果,推导自激力有理函数表达式中非线性项的计算迭代形式,提出了一种基于MATRIX27矩阵单元的桥梁颤振时域分析模型和求解方法,采用MATLAB和ANSYS混合编程技术实现桥梁颤振临界状态的程序求解,通过具有理想平板的简支梁模型和某大跨桥梁风致颤振分析验证所提方法。结果表明:所提桥梁颤振时域分析方法的计算值与理论值吻合很好,误差不足1%,计算结果对时间步长的选取不具备依赖性,可为需借助ANSYS进行复杂非线性颤振问题的求解提供参考。

关键词：桥梁结构颤振时域分析混合编程优化算法

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环境激励下桥梁模态参数识别的频谱方法综述

吉林大学学报（工学版） 2023年第6期53卷 1580-1591页

作者：张云龙张家源钱雪松张攀杨润超吉林建筑大学交通科学与工程学院长春130118 长春市建设工程安全监督站长春130012 吉林省公路管理局长春130021

首先,对基于频谱驱动的模态参数识别过程中的常用模型进行了梳理和总结。其次,讨论了两种最常用的频域识别技术,即峰值拾取法和复模态指示函数法,其中峰值拾取法是从输出测量谱的峰值中选择模态频率,而复模态指示函数法通过将频谱矩阵... 详细信息

首先,对基于频谱驱动的模态参数识别过程中的常用模型进行了梳理和总结。其次,讨论了两种最常用的频域识别技术,即峰值拾取法和复模态指示函数法,其中峰值拾取法是从输出测量谱的峰值中选择模态频率,而复模态指示函数法通过将频谱矩阵进行对角化实现结构模态参数的识别。此外,将复模态指示函数应用于功率谱密度,形成了频域分解方法。最后,讨论了多参考最小二乘复频域方法,该方法具有内存需求低、计算时间短以及自动化程度高等特征,因此其在桥梁结构的模态参数识别中具有良好的应用前景。

关键词：桥梁结构模态参数参数识别环境激励频域识别技术

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基于附加质量块的桥梁模态挠度预测方法研究

振动与冲击 2022年第19期41卷 104-113页

作者：亓兴军孙绪法王珊珊曹三鹏山东建筑大学交通工程学院济南250101 山东高速集团有限公司济南250098

以16 m跨径空心板单梁为研究对象,研究基于附加质量块的质量归一化方法和模态柔度法测试预测桥梁模态挠度的准确性和工程可行性。基于环境激励测试16 m单梁在施加质量块前后的模态参数,提出包含相对频率改变平方项的振型质量归一化计算... 详细信息

以16 m跨径空心板单梁为研究对象,研究基于附加质量块的质量归一化方法和模态柔度法测试预测桥梁模态挠度的准确性和工程可行性。基于环境激励测试16 m单梁在施加质量块前后的模态参数,提出包含相对频率改变平方项的振型质量归一化计算方法,预测单梁在多级竖向静力荷载作用下的模态挠度,将模态挠度与实测静挠度进行比较,研究8种附加质量工况下单梁模态挠度的测试预测精度,分析附加质量占比以及质量块的数量对预测精度的影响,分析传感器数量对模态挠度预测精度的影响。结果表明,在环境激励下,5个传感器与8个传感器模态挠度预测精度基本一致,满足工程精度要求;基于附加质量块预测的模态挠度可代替实测弹性静挠度,进而评估桥梁的实际刚度状态;附加质量块质量占梁体总质量约10%时,模态挠度的预测相对误差小于8%,预测精度较高。在实际工程应用中,可适用于其他跨径桥梁;在附加质量块占比相同的情况下,多个小质量快的模态挠度预测精度优于大质量块;仅利用单梁前两阶竖向模态即可获得较精确的模态挠度。

关键词：桥梁结构附加质量柔度矩阵振型质量归一模态挠度