基于拉索振动监测的车辆荷载识别研究.pdf

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1、第30卷第1期土木工程与管理学报Vo1．30No．12013年3月JournalofCivilEngineeringandManagementMar．2013基于拉索振动监测的车辆荷载识别研究张福俭，李惠(哈尔滨工业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150090)摘要：车辆荷载是桥梁上最重要的活荷载，监测、研究车辆荷载对于桥梁的设计、运营、维护以及安全评估都具有非常重要的意义。移动荷载的识别问题已经吸引了国内外的很多研究者，并且已有很多相关文章发表，但对于斜拉桥的荷载识别问题目前研究还很少。本文提出了一种基于斜拉索振动监测的斜拉桥上车辆

2、荷载及其参数识别方法。首先推导了考虑时变索力的斜拉索横向振动的运动方程，并以此为依据，结合斜拉索索力的影响线(可以通过有限元模型计算或现场实验得到)采用扩展卡尔曼滤波方法，提出了已知车辆速度和上桥时间的车重识别方法；同时识别车辆的车速、上桥时间和车重的方法。以南京长江三桥为背景，通过数值仿真验证了所提出方法在一定噪声水平下的有效性。关键词：车辆荷载识别；斜拉索；斜拉桥；卡尔曼滤波中图分类号：U441．2文献标识码：A文章编号：2095-0985(2013)01-0001-05VehicleLoadsIdentificationThr

3、oughVibrationMonitorofStayCablesZHANGFuon，Hui(SchoolofCivilEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150090，China)Abstract：Vehicleloadsarethemostimportantliveloadsonbridges．Tomonitorandinvestigatevehicleloadsisessentialfordesign，maintenance，andsafetyassessmentofbri

4、dges．Identificationofmovingleadshasattractedrnznyinterests，andmanyreportscanbefound．However。theidentificationmethodforcable—stayedbridgewasseldomreported．AnappI．0achtoidentificationvehicleloadsandtheirvelocities，arrivaltimesandwei【ghtsispresentedforcable—stayedbridge．T

5、heequationofout—planemotionofincIinedcableisinvestigatedfirst．Basedontheequationofmofon．theidentificationisderivedusingextendedKalmanfiker，giventheinfluencelineofthestaycable，whichcanbedeterminedbycalculationfromFEmodelorbyin·．fieldtest．Theproposedmethodcanbeemployed1)

6、toidentifytheweightsof~ehicleswhentheirvelocitiesandarrivaltimesareknown；2)toidentifythevelocity．arivaltimeand~eightofvehicles．Theeffectivenessusingnoisymeasurementisverifiedbynumericaltestbased。onNanjingYangtzeRiverNo．3Bridge．Keywords：vehicleloadidentification；staycab

7、le；cable—stayedbridge；extendedKalmanfilter过去的二三十年间，很多移动荷载识别方法在此未能一一列出，但是现有的研究一般都是以纷纷涌现，例如解释法I⋯，解释法II_2J，时域梁桥为研究对象。然而，并不是所有类型的桥梁法，时频域法J，优化状态估计方法和有限都适用于采用梁模型，比如斜拉桥和悬索桥。因单元法等。通常采用的简化桥梁模型有：(1)此，对于大跨度的斜拉桥进行动态荷载识别研究无质量梁连接的集中质量模型Ⅲ1；(2)简支或连就变得非常必要，对于桥梁的设计、运营、维护以续的欧拉梁模型，14]；(3)

8、有限梁单元；及安全评估都具有非常重要的意义。(4)简支的正交异性板。本文拟对斜拉桥上的荷载识别问题进行研移动荷载识别领域还有很多其他的研究成果收稿日期：2012-04-24修回日期：2012-07-25作者简介：~(198o。)，男，