基于车桥耦合不确定因素影响下梁式桥结构诊断机制及新技术方法研究

The research on structural damage diagnosis based on vehicle test signal of coupling vibration of vehicle-bridge system is an effective combination of both vehicle-bridge coupled system and corresponding damage diagnosis; and many drawbacks of traditional bridge dynamic testing methods can be expected to make up in this research study. At the beginning of the beam-type bridge structures, exploring on the effects of various uncertain factors on vehicle test signal, searching for the damage diagnosis mechanism of bridge based on vehicle test signal, and the corresponding economical and practical evaluation new method for structural damage diagnosis are proposed. It has important academic significance and practical value. This project is aimed to the typical beam-type bridges. Theoretical analysis, numerical simulation and experimental test are integrated to this program; four parts will be studied if the program is set up:（1）Proposing the numerical simulation method for vehicle-bridge coupled vibration using the vehicle test signal under the effect of multiple factors. （2）Studying for the relationship between a significant amount of uncertainty testing and structural parameters, and the structural damage diagnosis mechanisms, and corresponding the choosing standard for the structural damage feature indexes and fusion mechanism.（3）Researching on the design of the instrumented test vehicle passing the bridge.（4）Focusing on diagnostic evaluation analysis of new technique methods for bridge structure system. The research results can be regarded as the basis of the theory and practical technique for structural performance assessment, life-cycle design engineering, damage and deterioration mechanism simulation, and structural safety control of similar bridges.

车桥耦合下基于车辆测试信号的桥梁结构损伤诊断研究将车桥耦合信号与桥梁结构诊断有机的结合，有望弥补传统桥梁动力测试诸多局限。基于最简单的梁式桥结构开始，探索各种不确定性因素作用下的车辆信号，理清车桥耦合下的桥梁结构损伤诊断机制，提出经济实惠的基于车辆测试信号的桥梁结构诊断评估新技术方法，具有重要的学术意义和工程价值。本项目拟针对梁式桥，通过理论分析、模拟及试验相结合，在以下四个方面展开研究：（1）提出适合程序分析的多因素作用下的车桥耦合动力分析模拟方法；（2）理清各种不确定测试及结构参数作用下基于车辆测试信号的结构损伤诊断机制，建立相应的结构损伤特征指标选择准则及融合机制；（3）设计并优化车桥耦合动力测试技术所需车辆集成设备参数；（4）提出基于车辆测试信号的动力测试桥梁诊断评估分析新技术方法。研究成果可为同类型桥梁结构性能评估、全寿命设计、以及安全控制提供理论依据与实用技术支撑。

通过本项目四年的实施，课题组开展了如下研究内容：（1）研究了单车及多车桥耦合的动力分析Matlab软件算法及Abaqus模拟方法。（2）研究了利用两辆检测车采集信号进行处理以消除路面粗糙度影响的原理及方法。（3）研究了车桥阻尼下，不同路面粗糙度对车桥耦合技术测量进行结构损伤识别的影响分析。（4）开展了基于检测车移动运行下的车桥耦合桥梁结构自动化检测诊断信号分析优化方法研究。（5）利用现场桥梁试验，基于自动化检测车移动运行下动力测试模型方法得到的结果以及常规桥梁荷载试验下的挠度测试结果进行对比验证，修正信号分析技术并改良自动化检测车移动集成设备，研发了三代自动化桥梁变形测试检测车，完善了软硬件自动化平台装备。.在项目实施资助下，主要成果如下：第一完成人已发表SCI论文5篇（JCR 1区4篇，2区1篇），发表EI论文10篇；第一完成人授权发明专利7项；第一完成人发表中英文专著（含排版中）各1本；主编标准2本；牵头获国家科技监理办公室认定的行业协会奖励三项；培养研究生14名；并邀请海外高校知名学者访学两次。.通过本项目系统研究，揭示了车桥耦合动力响应参数，特别是时频域参数与结构刚度及变形挠度之间的关系，系统性的分析了本项目所研究方法的适用范围及应用前景。考虑实际情况，建立并研发了检测车的动力测试智能诊断评估软硬件平台装备，实现检测车移动通过桥梁自动化快速检测诊断，快速给予具有指导意义的检测诊断结论，达到大面积大区域中小跨径桥梁检测集群效应，为快速便利、经济实惠的检测诊断桥梁提供技术支撑，具有重大的理论价值和广阔的应用前景。