车桥耦合振动系统数字图像法动力学检测及系统参数识别研究

目前车-桥耦合振动系统分析计算理论比较完善，试验研究落后理论计算研究。传统试验检测存在测点为点式、测点较少，车、桥不同时分别检测等问题。采用数字图像法检测车、桥的研究，检测基于整像素精度。为此本项目研究数字图像法同步检测车-桥系统方法，采用亚像素分析的边缘检测法和数字图像相关法，检测车体、车轮、桥梁的平面动位移、角位移及弹性变形，获得系统全域、空间高密度检测数据。融合数字图像检测结构变形的多种方法，由多目标多参数优化方法，重点解决移动中的车、桥特征不规则边缘的亚像素检测问题，平动转动合成运动物体检测的图像相关匹配问题，车载、地面设备同步联合检测问题。在系统可见表面上，检测数据与系统分析计算数据包括有限元计算数据相匹配。基于系统试验检测和分析计算数据比较，采用参数识别、模型修正等方法，识别车-桥系统参数，重点解决通过路面不平顺将车-桥联系为整体系统的参数识别问题。

目前车桥耦合振动系统分析计算理论比较完善，试验研究落后理论计算。传统试验检测存在测点为点式、测点较少，车、桥不同时分别检测等问题。为此本项目研究数字图像法同步检测车—桥系统方法，基于检测和分析计算数据，识别车辆桥梁的系统参数。.在边缘检测方面取得4项进展：一是边缘检测的滑动拟合法，将跨边缘灰度一维序列分为若干段，分段拟合。二是采用正交多项式函数进行边缘拟合，利用正交性将识别方程对角化，避免了病态矩阵的求解，可以采用高阶多项式进行拟合，结果表明变形检测结果较好。三是采用二维多项式的边缘拟合法，在兴趣区域中边缘灰度为二维曲面，一维拟合仅考虑跨边缘的灰度变化，未考虑沿边缘的变化，因此开发了二维乘积型多项式拟合边缘曲面的方法。四是正交多项式拟合二维曲面方法，采用正交的乘积型基函数拟合边缘曲面的方法，二维方法识别边缘变形的效果明显优于一维方法。.结构破损识别方面。传统的结构变形检测方法多是点式检测，结构局部破损时，结构位移的变化不明显，应变仅仅在破损处有突变。点式检测的缺点是不能全面检测结构的变形，不能保证恰好检测到破损处的变形。采用图像检测的方法，得沿梁长的全域变形数据，由此数据清楚可靠地进行了梁结构的破损识别。.梁、弦振动检测方面。采集梁、弦的振动视频，将视频逐帧分解为数字图像，对各帧图像采用边缘检测技术识别结构边缘的瞬时位置，各时刻边缘变形的集合即边缘的时空变形，对时空变形进行频域分析模态分析，得到结构的频率、阻尼和一维高密度振型。.车、桥振动检测。采集车过桥的视频，将视频分解为图像序列，对每幅图像进行亚像素边缘检测，得各时刻车、梁边缘各点位置，即可得车、梁各点的振动时间历程，由车、梁的振动响应识别了梁上移动荷载和车、梁的振动参数。.关于冲击系数的研究。以前的研究，几乎均采用单个车辆进行研究，因此很多研究得到的冲击系数大于规范规定值。为此提出极限荷载的车桥耦合振动研究和冲击系数研究的概念，结果表明简支梁桥在极限荷载作用下冲击系数满足规范要求。.梁、板、索模型和原型的振动试验研究。连续梁振型研究以前只见有理论分析和计算。通过模型和现场试验研究了2跨和3跨连续梁的振型，以及振型随边中跨径比的变化情况。.桥梁静动变形新的检测方法和处理技术的研究。对检测桥梁变形的连通管技术进行了改进。提出了对桥梁因温度、徐变和荷载等因素作用下的变形信号进行分离的新方法。