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摘要
与传统的基于桥梁动力响应的桥梁损伤识别方法不同，提出了一种基于车辆-桥梁耦合振动时程连续小波变换的桥梁结构无模型损伤识别方法。以简支梁为例，假定桥梁的损伤形式为裂缝，并使用集中扭转弹簧来模拟梁中的裂缝，进而利用传递矩阵法，确定了损伤简支梁的模态参数、固有频率和振型。使用弹簧-阻尼-质量系统模拟车辆，建立了简支梁在移动弹簧质量单元作用下的车辆-桥梁耦合振动模型，并推导了车辆-桥梁系统的运动方程，利用模态分解理论得到了简支梁和移动弹簧质量单元的振动响应。根据桥梁裂缝的数量、位置和深度设置了5种不同工况，使用Mexican Hat小波分别对车辆和桥梁的竖向位移时程进行连续小波变换，找到小波系数取极大值的点，即信号的突变点，从而确定了桥梁的损伤位置。对振动响应添加5%的噪声后，使用连续小波变换方法仍然能清晰分辨出变异点的位置，但当裂缝位于桥梁端部时，可能会造成误判。为了解参数对识别结果的影响，分别按照车辆速度、车辆质量、车辆刚度等参数共设置了15种不同工况，进行识别效果的比较。结果表明：该方法能够准确确定损伤位置，是一种有效的方法；当车辆较重、车速较低时的桥梁损伤识别效果较好，而车辆的刚度和阻尼对桥梁损伤识别结果的影响较小。
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单位交通运输部公路科学研究院
