基于模型修正理论的铁路桥墩损伤定量评估方法 被引量：10

1

作者 战家旺 王伟 +2 位作者 张楠 夏禾 闫宇智 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期28-35,共8页

基于有限元模型修正理论,以桥墩横桥向整体振动、横桥向局部振动和顺桥向局部振动模态的不同组合为输入,以墩身刚度、基底约束刚度和支座刚度为损伤识别参数,用模态频率残差和模态振型残差构造目标函数,实现对桥墩损伤的定位和定量评估... 基于有限元模型修正理论,以桥墩横桥向整体振动、横桥向局部振动和顺桥向局部振动模态的不同组合为输入,以墩身刚度、基底约束刚度和支座刚度为损伤识别参数,用模态频率残差和模态振型残差构造目标函数,实现对桥墩损伤的定位和定量评估。对评估方法的验证结果表明:利用由墩顶、墩中和墩底3个点响应分析得到的模态参数即可实现对桥墩损伤的评估;以桥墩的2种或3种模态为输入时,可同时识别墩身、基础和支座的损伤;对于大部分仅可测得横桥向整体振动模态的桥墩而言,利用该模态参数仍可对桥墩墩身和基础的损伤状态进行准确评估;该桥墩损伤评估方法的抗噪能力强,可收敛到全局最优解。 展开更多

关键词 铁路桥墩 损伤识别 有限元模型修正 定量评估

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基于小波相关性的简支梁桥损伤评估方法 被引量：8

2

作者 闫宇智 战家旺 +3 位作者 张楠 夏禾 李明 胡所亭 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期67-74,共8页

以移动荷载作用下桥梁位移响应的小波相关性构造目标函数,减少待识别参数,提出了一种基于有限元模型修正理论的简支梁桥损伤分步评估方法,并采用该方法对一简支钢梁数值模型的损伤进行识别。识别结果表明:所提方法仅需布置一个位移测点... 以移动荷载作用下桥梁位移响应的小波相关性构造目标函数,减少待识别参数,提出了一种基于有限元模型修正理论的简支梁桥损伤分步评估方法,并采用该方法对一简支钢梁数值模型的损伤进行识别。识别结果表明:所提方法仅需布置一个位移测点即可对不同位置和程度的损伤进行定量识别,迭代效率高;移动荷载速度、大小和测点位置对损伤的定量识别效果影响较小,且具有较强的抗噪能力。在实际桥梁测试中,采用桥梁损伤边界逼近识别方法可以实现对损伤位置的逐步逼近和损伤程度的精细化识别。 展开更多

关键词 简支梁桥 小波相关性 模型修正 定量评估 移动荷载

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基于线刚度识别的铁路桥梁下部结构服役性能动力评估方法 被引量：6

3

作者 战家旺 魏峰 +2 位作者 闫宇智 张楠 夏禾 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期104-111,共8页

以下部结构实测整体或局部振动模态参数为目标值,采用模型修正技术和优化计算方法识别墩身刚度和基础约束刚度参数,进而计算桥墩横桥向和顺桥向水平线刚度。分析线刚度对桥墩各类病害的灵敏度,建立线刚度指数的概念,在此基础上提出下部... 以下部结构实测整体或局部振动模态参数为目标值,采用模型修正技术和优化计算方法识别墩身刚度和基础约束刚度参数,进而计算桥墩横桥向和顺桥向水平线刚度。分析线刚度对桥墩各类病害的灵敏度,建立线刚度指数的概念,在此基础上提出下部结构服役性能评估准则和评估流程。对某高速铁路桥墩进行现场试验,并依据设计规范和本文所提出的评估准则对其工作状态进行评估。桥墩评估状态与现场勘查结果相符,从而证明本文所提评估方法的准确性和可靠性。 展开更多

关键词 铁路桥梁 下部结构 线刚度识别 服役性能 动力评估

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基于模型修正理论和频响函数模式置信准则的简支梁损伤动力评估方法 被引量：9

4

作者 战家旺 李明 +1 位作者 卢洋 闫宇智 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期49-58,97,共11页

提出了一种基于频响函数模式置信准则的改进模型修正方法,用以识别各部位的损伤指数,从而对简支梁的损伤进行定量评估。加工制作了4片模型简支钢梁,用切割截面的方式模拟了损伤,进行了动力测试,并利用所提方法进行了损伤识别。简支钢梁... 提出了一种基于频响函数模式置信准则的改进模型修正方法,用以识别各部位的损伤指数,从而对简支梁的损伤进行定量评估。加工制作了4片模型简支钢梁,用切割截面的方式模拟了损伤,进行了动力测试,并利用所提方法进行了损伤识别。简支钢梁数值模拟和模型试验结果表明:利用相邻测点间频响函数模式置信准则指数构造目标函数时,可有效增加识别变量的个数;第1阶频率和第2阶频率之间的区段内频响函数对损伤灵敏度较高,可用SAC指数计算和简支梁损伤识别;所提损伤评估方法对测试系统误差和噪声不敏感,可实现对多个位置损伤的同步定位和定量识别;在传感器数量有限的情况下,采用分步识别法可以实现对损伤位置的逐步接近和损伤程度的精细化识别。 展开更多

关键词 简支梁 频响函数 模式置信准则 损伤评估 有限元模型修正 模型试验

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基于车激响应的桥梁支座脱空病害识别方法研究 被引量：18

5

作者 闫宇智 战家旺 +1 位作者 张楠 邵斌 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期19-24,共6页

为快速、准确地评估铁路简支梁桥的支座健康状态,分析各影响因素对识别结果的影响,以刚体动力学和结构有限元法为基础建立了车桥耦合动力分析模型,提出了一种以频谱相似性指标构建目标函数、以模型修正方法为主要技术手段的桥梁支座脱... 为快速、准确地评估铁路简支梁桥的支座健康状态,分析各影响因素对识别结果的影响,以刚体动力学和结构有限元法为基础建立了车桥耦合动力分析模型,提出了一种以频谱相似性指标构建目标函数、以模型修正方法为主要技术手段的桥梁支座脱空病害识别方法,并在此基础上以某高速铁路32m简支梁桥为工程背景,采用数值模拟和现场试验的方式对所提方法进行了验证。结果表明:该方法可实现支座脱空病害的定位和定量识别,且计算效率和精度均较高,虚假损伤很小;列车行车速度、轨道不平顺谱及列车编组等因素对支座脱空病害识别结果影响较小;现场试验的加速度频谱分析实测值与理论值在低频段吻合良好,各支座识别结果均大于支座刚度限值,支座未发生脱空病害,与支座实际状态一致。 展开更多

关键词 高速铁路桥 简支梁 支座脱空 车桥耦合动力分析 频谱相似性 模型修正 病害识别

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一种基于频响函数相似性的铁路桥墩损伤识别方法 被引量：9

6

作者 战家旺 闫宇智 +2 位作者 强伟亮 安志刚 张楠 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期37-43,共7页

提出了一种基于模型修正理论和频响函数相似性的铁路桥墩损伤定量识别方法。该方法以自振频率和特定频率带宽内的频响函数相似性系数构造目标函数,以墩身损伤度和基础约束弹簧损伤度为识别指标,采用优化算法实现对铁路简支梁桥墩的损伤... 提出了一种基于模型修正理论和频响函数相似性的铁路桥墩损伤定量识别方法。该方法以自振频率和特定频率带宽内的频响函数相似性系数构造目标函数,以墩身损伤度和基础约束弹簧损伤度为识别指标,采用优化算法实现对铁路简支梁桥墩的损伤评估。结果表明:在包含第1阶和第2阶频率在内的频率段内,频响函数相似性系数对损伤比较敏感;利用损伤识别方法可对桥墩不同位置及程度的损伤进行精确识别,且计算效率较高,经过10次左右迭代即可达到收敛;模型桥墩损伤识别结果与假定损伤相符,进一步证明了所提方法的可靠性和实用性。 展开更多

关键词 铁路简支梁桥 桥墩 损伤 识别 频响函数相似性 有限元模型修正

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铁路简支梁桥下部结构健康状态动力评估方法研究 被引量：4

7

作者 战家旺 闫宇智 +1 位作者 张楠 夏禾 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期71-79,共9页

提出一种以实测横桥向整体振动、横桥向局部振动和顺桥向局部振动模态的不同组合为输入,采用模型修正技术和优化算法识别铁路简支梁桥下部结构的物理参数,从而实现对墩身、基础和支座病害进行定位和定量分析的动力学方法。进一步,建立... 提出一种以实测横桥向整体振动、横桥向局部振动和顺桥向局部振动模态的不同组合为输入,采用模型修正技术和优化算法识别铁路简支梁桥下部结构的物理参数,从而实现对墩身、基础和支座病害进行定位和定量分析的动力学方法。进一步,建立了针对下部结构系统中各构件的评估准则和评估流程。对两座铁路桥梁进行现场试验,并依据所提评估方法和评估准则对其健康状态进行评估,理论分析结果现场评估结果一致,从而证明所提方法的准确性和有效性。 展开更多

关键词 铁路简支梁桥 下部结构 健康状态 动力评估 有限元模型修正技术

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高寒地区高速铁路桥梁下部结构模态参数的变化规律研究 被引量：4

8

作者 闫宇智 战家旺 +2 位作者 张楠 夏禾 强伟亮 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期47-55,共9页

针对高速铁路多跨简支梁桥墩—梁间振动强耦合的特点,采用复合随机子空间模态分析方法和冲击振动试验法相结合的信号处理方法,对高寒地区高速铁路简支梁桥的下部结构在1个完整冻融循环周期内4次动力测试结果进行分析,并对桥梁下部结构... 针对高速铁路多跨简支梁桥墩—梁间振动强耦合的特点,采用复合随机子空间模态分析方法和冲击振动试验法相结合的信号处理方法,对高寒地区高速铁路简支梁桥的下部结构在1个完整冻融循环周期内4次动力测试结果进行分析,并对桥梁下部结构的模态参数进行识别,分析冻融循环对桥梁下部结构模态参数的影响规律。结果表明:随着冻结深度的增加,桥墩各阶横向振动频率均会增大,且全桥横向交错振动频率的增大趋势最为显著,最大增幅达36.8%;墩身高度是影响桥梁下部结构模态频率的主要设计参数,墩高对全桥横向交错振动模态的影响大于全桥横向整体摆动模态,随着墩高的增加,全桥横向交错振动频率在3~9 Hz之间变化,全桥横向整体摆动频率在2~4Hz之间变化;冻融循环作用下地质条件对桥墩的模态频率几乎没有影响。 展开更多

关键词 高寒地区 冻融循环 高速铁路 简支梁桥 下部结构 模态参数

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铁路简支梁桥下部结构加固效果定量评估方法 被引量：3

9

作者 战家旺 闫宇智 +1 位作者 张飞 张楠 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2018年第5期36-43,共8页

研究目的:长期以来,铁路部门一般采用频率和振幅等动力指标定性评估桥梁下部结构的加固效果,不能建立与加固设计静力学指标的联系,导致设计和检测工作的脱节。为解决这个难题,本文研究将动力检测模态参数转化为静力设计线刚度指标的优... 研究目的:长期以来,铁路部门一般采用频率和振幅等动力指标定性评估桥梁下部结构的加固效果,不能建立与加固设计静力学指标的联系,导致设计和检测工作的脱节。为解决这个难题,本文研究将动力检测模态参数转化为静力设计线刚度指标的优化识别模型修正方法,建立基于线刚度的加固效果定量评估准则和评估流程。研究结论:(1)以实测频率和振型为输入,采用模型修正方法可识别下部结构的线刚度;(2)可以利用识别线刚度提高系数对桥墩的加固效果进行分级;(3)对墩身横、纵向等比例加固时,纵向加固效果更加明显;对桩基础进行加桩处理时,横、纵向加固效果显著;采用地基处理加固方案时,横、纵向的加固效果基本相同;对桩基础进行加桩处理时,加固效果显著;(4)通过对某普速重载铁路桥墩加固前后分别进行现场动力测试,对其加固效果进行了评估,结果表明本文所提方法具有较好的应用效果;(5)该研究成果可为铁路桥梁下部结构养护和维修加固工作提供参考。 展开更多

关键词 铁路简支梁桥 下部结构 线刚度识别 加固效果评估 模型修正技术

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铁路桥墩损伤识别模型试验研究 被引量：2

10

作者 闫宇智 战家旺 +1 位作者 张楠 夏禾 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第14期188-194,共7页

在实验室建立了适用于铁路桥梁低墩的模型桥墩,通过改变墩顶集中质量和基础约束刚度的方法模拟梁重变化和基底损伤。分析了地基约束变化和墩顶质量变化对模型桥墩动力参数的影响规律。以实测频率和振型为输入,利用优化算法对模型桥墩的... 在实验室建立了适用于铁路桥梁低墩的模型桥墩,通过改变墩顶集中质量和基础约束刚度的方法模拟梁重变化和基底损伤。分析了地基约束变化和墩顶质量变化对模型桥墩动力参数的影响规律。以实测频率和振型为输入,利用优化算法对模型桥墩的损伤进行了识别,并将识别结果与设定损伤进行了对比。分析表明:当实际桥梁结构的轨道和支座约束刚度较大时,在简化模型中不可忽略墩顶约束的作用;频率和振型等模态参数对墩顶集中质量、墩顶约束和基础刚度的变化比较敏感;利用基于模态参数的模型修正技术可准确识别桥墩的损伤位置并确定损伤程度。 展开更多

关键词 铁路桥墩 模型试验 损伤识别 有限元模型修正技术

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基于小波能量熵的铁路简支钢桁梁桥损伤预警方法 被引量：4

11

作者 战家旺 闫宇智 +1 位作者 张飞 姚京川 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期24-30,共7页

以铁路简支钢桁梁桥为研究对象,将列车荷载简化为移动荷载列,对移动荷载作用下的结构响应进行离散小波变换,计算各层小波能量。利用小波能量熵对信号突变的敏感性,提出一种基于小波能量熵的桥梁损伤预警方法,并应用该方法对某下承式钢... 以铁路简支钢桁梁桥为研究对象,将列车荷载简化为移动荷载列,对移动荷载作用下的结构响应进行离散小波变换,计算各层小波能量。利用小波能量熵对信号突变的敏感性,提出一种基于小波能量熵的桥梁损伤预警方法,并应用该方法对某下承式钢桁梁桥各种类型损伤预警工况进行分析,研究损伤程度、损伤位置和测点位置对预警效果的影响规律。结果表明:所提方法可对钢桁梁桥不同位置和程度损伤的出现时刻进行准确预警,具有较强的鲁棒性,且可较为完善地解决边界效应问题;损伤预警效果与损伤程度呈正相关,测点位置与损伤位置距离越近,损伤预警效果越明显。 展开更多

关键词 铁路简支钢桁梁桥 小波能量熵 移动荷载列 信号突变 损伤预警 离散小波变换

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桥墩横向变位和基础刚度变化对高速铁路行车安全性的影响 被引量：2

12

作者 闫宇智 战家旺 +1 位作者 张楠 沈凯祺 《铁道建筑》 北大核心 2020年第10期8-12,共5页

以高速铁路32 m多跨简支箱梁为研究对象,采用车桥耦合动力求解方法分析了桥墩横向变位和基础刚度变化对行车安全性的影响。结果表明,墩顶横向变位的安全限值为40 mm,桥墩单独发生变位对行车安全性的影响小于多墩横向变位。跨中横向振幅... 以高速铁路32 m多跨简支箱梁为研究对象,采用车桥耦合动力求解方法分析了桥墩横向变位和基础刚度变化对行车安全性的影响。结果表明,墩顶横向变位的安全限值为40 mm,桥墩单独发生变位对行车安全性的影响小于多墩横向变位。跨中横向振幅和墩顶横向振幅随车速的变化具有一定随机性,采用限制车速的方法可有效提高列车运行安全性。桥梁运营安全性指标相较于列车运行安全性指标更加敏感,高速铁路桥梁刚度储备较大,桥墩、梁体、支座等其他构件会减小局部损伤对行车安全性的影响,在日常检查中需重点关注基础局部较大病害。 展开更多

关键词 高速铁路简支梁桥 桥墩横向变位 基础刚度变化 行车安全性 车桥耦合动力分析

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地铁车辆段试车线车致振动特性实测与分析 被引量：4

13

作者 闫宇智 邵斌 +4 位作者 丁德云 李腾 高岩 马广轩周 海斌 《城市轨道交通研究》 北大核心 2022年第1期148-154,共7页

以某地铁车辆段试车线列车运行的振动特性为主要研究对象,实测了列车以不同速度出入库时所引起的轨道区、地面区和室内区的振动加速度响应。从时域和频域角度分析了振动传播特性。结果表明:轨道区振动以高频成分为主,且随振动传播过程... 以某地铁车辆段试车线列车运行的振动特性为主要研究对象,实测了列车以不同速度出入库时所引起的轨道区、地面区和室内区的振动加速度响应。从时域和频域角度分析了振动传播特性。结果表明:轨道区振动以高频成分为主,且随振动传播过程衰减较快;随着列车速度的增加,各测点的振动强度整体呈现增大趋势,但地面和室内测点的振动小于63 Hz,列车速度对振动强度的影响较小;对钢轨竖向振动加速度响应进行Z振级时变分析,可获得列车的编组和速度信息,分析时长对最大Z振级的影响高达5 dB左右。建议:试车线的昼间试车速度不应超过45 km/h,新建试车线与住宅区的距离应不小于30 m。 展开更多

关键词 地铁车辆段 试车线 车致振动 传播特性

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不同车速下钢弹簧浮置板轨道减振降噪性能试验研究 被引量：7

14

作者 丁德云 王文斌 +3 位作者 马蒙 闫宇智 李腾 吴宗臻 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期144-151,共8页

随着城市轨道交通快线和市郊铁路的发展,列车车速可提至160 km/h.车速提升对浮置板轨道减振性能和动力响应均会产生影响.为了研究不同车速下钢弹簧浮置板轨道的减振降噪性能,在国家铁道试验中心环形试验线设计建造了一段200 m长的浮置... 随着城市轨道交通快线和市郊铁路的发展,列车车速可提至160 km/h.车速提升对浮置板轨道减振性能和动力响应均会产生影响.为了研究不同车速下钢弹簧浮置板轨道的减振降噪性能,在国家铁道试验中心环形试验线设计建造了一段200 m长的浮置板轨道试验段.选取钢弹簧浮置板轨道和普通整体道床共3个断面开展不同车速下轨道减振降噪效果和动力性能试验研究.试验过程中,列车由60 km/h逐级提速至160 km/h.研究结果表明:随着列车速度的增加,浮置板道床位移逐渐减小,外轨位移逐渐增大,内轨位移逐渐减小,钢轨和道床位移在各速度级条件下均满足规范要求;“2/3布置”钢弹簧浮置板道床位移大于“2/2布置”钢弹簧浮置板道床.随着列车速度的增加,浮置板减振效果呈现出先增大后略微减小的趋势,100 km/h以上时浮置板减振效果均大于10 dB;相比于普通整体道床,钢弹簧浮置板具有一定的降噪效果,最大值可达3.7 dB(A). 展开更多

关键词 铁道工程 钢弹簧浮置板轨道 车速 试验研究 动力特性 减振效果

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市域快轨钢弹簧浮置板轨道行车安全试验 被引量：2

15

作者 丁德云 马蒙 +2 位作者 王文斌 闫宇智 吴宗臻 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期33-38,44,共7页

研究目的:为研究钢弹簧浮置板轨道在不同车速下的动力学性能、分析其用于160km/h车速市域快轨的安全性,铺设了8块共200 m长的钢弹簧浮置板道床试验段,在试验段开行用于市域快轨的列车并由60km/h逐级提速至160km/h,测试5个断面的轨道动... 研究目的:为研究钢弹簧浮置板轨道在不同车速下的动力学性能、分析其用于160km/h车速市域快轨的安全性,铺设了8块共200 m长的钢弹簧浮置板道床试验段,在试验段开行用于市域快轨的列车并由60km/h逐级提速至160km/h,测试5个断面的轨道动位移和轮轨力,分析不同车速下的行车安全性。研究结论:(1)当试验列车车速逐渐增至160km/h时,钢弹簧浮置板轨道各项安全性指标并未随着车速增加而显著增加;(2)浮置板轨道各测试断面板上垂向动位移均未超过3.0 mm,且随车速增加有降低趋势;(3)不同车速下脱轨系数均小于0.3,轮重减载率均小于0.4,轮轴横向力均小于20 kN,且均有较大的安全余量;(4)本文研究可为市域快轨高等级减振措施的设计和实施提供试验依据。 展开更多

关键词 市域快轨 钢弹簧浮置板轨道 行车安全性 试验研究

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高架桥上浮置板轨道动力性能及影响因素

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作者 李铸珅 张媛 +1 位作者 闫宇智 战家旺 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第6期184-189,220,共7页

以城市轨道交通高架桥钢弹簧浮置板轨道为研究对象,通过数值模拟的方法分析钢弹簧浮置板对行车安全性和桥梁振动特性的影响。在此基础上分析研究列车运行速度、浮置板厚度、钢弹簧刚度、钢弹簧阻尼、剪力铰形式等参数对桥梁结构动力性... 以城市轨道交通高架桥钢弹簧浮置板轨道为研究对象,通过数值模拟的方法分析钢弹簧浮置板对行车安全性和桥梁振动特性的影响。在此基础上分析研究列车运行速度、浮置板厚度、钢弹簧刚度、钢弹簧阻尼、剪力铰形式等参数对桥梁结构动力性能的影响规律。结果表明:钢弹簧浮置板具有良好的减振效果,且对行车安全性指标的影响较小,有较大的安全余量;各项参数对行车安全性的影响均较小;列车运行速度对钢弹簧浮置板减振效果影响较大,但是具有随机性;浮置板厚度由0.24 m增至0.39 m时,减振效果可增加3.21 dB;钢弹簧刚度从5.7 kN/mm增至8.9 kN/mm时,其减振量降低0.33 dB;钢弹簧阻尼对减振效果影响相对较小;剪力铰的存在可以提高行车安全性和减振效果,但是不同剪力铰形式对桥梁振动响应和减振效果的影响较小。 展开更多

关键词 振动与波 高架桥 钢弹簧浮置板 动力性能 影响规律 数值模拟 减振效果

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