中文摘要：

桥梁结构在承载过程中不可避免地遭受超限超载等移动重车荷载的作用，造成结构性能劣化、发生损伤并逐步积累扩大，甚至诱发桥梁事故。合理控制并实时监测桥梁移动重车荷载、及时识别桥梁结构动力损伤并评估其安全性的研究工作迫在眉睫。本课题拟采用实验、理论、计算有机结合的方法，一是考虑中国"超限超载"移动重车荷载特点，建立非线性多自由度车辆模型，提出双向多车移动车载精确识别新方法，由车致桥梁动态响应精确识别桥面移动重车荷载；二是考虑结构性能劣化位于整体结构尺度与局部微、细观尺度的差别，建立含裂纹桥梁在移动重车作用下的时变动力系统模型，提出移动重车作用下桥梁结构损伤演化的精细化识别方法，基于群智能与桥梁结构动力劣化性能精细识别桥梁结构损伤。重点融合群智能和结构动力损伤识别最新成果，对群智能与既有识别方法的融合性和对比性、新方法现场适用性和实时性、结构多尺度模拟和非线性变参数空间问题等进行深入系统的研究。

结论摘要：

本项目采用理论、计算仿真与实验验证有机结合的方法，一是考虑中国“超限超载”移动重车荷载特点，基于桥梁各向异性板理论、主成分分析(PCA)方法等提出了多种双向多车移动车载精确识别新方法，由车致桥梁动态响应精确识别桥面移动重车荷载；二是考虑结构性能劣化位于整体结构尺度与局部微、细观尺度的差别，基于有限元模型优化理论、群智能(GA、PSO、CACO及AFSA)、时序高阶矩、ARMA/GARCH模型，并融合投影寻踪思想与模糊聚类分析，提出了系列移动重车作用下桥梁结构损伤演化的精细化识别方法，并通过大量数值仿真和实验验证，为精确识别桥梁移动荷载、精细识别结构损伤进而实施结构健康监测提供技术支持。研究成果表明1）该项目研究工作的开展十分及时和必要，为移动重车作用下桥梁性能劣化及其损伤精细识别提供了坚实的理论基础和技术支持。2）结合中短跨桥梁特点，基于各向异性板振动理论和状态空间法提出的双向移动荷载识别理论正确且识别精度高，但车桥系统参数及测量参数的影响不容忽视；基于PCA的桥梁移动荷载识别方法具有很强计算效率自适应能力；基于矩量法和预处理共轭梯度法的改进时域法识别精度高、抗噪能力强，能有效改善识别方法现场适用性。3）基于模型优化理论，通过改进遗传变异算子和利用信赖域方法，可减少损伤识别搜索过程盲目性并显著提高识别结果准确度和鲁棒性；结合柔度矩阵和PSO算法定义的结构损伤识别目标函数可用于结构多损伤识别但不能有效识别结构微损伤；基于群智能(SI)的结构损伤识别方法可准确定位结构多损伤且能精确识别损伤程度，它具有良好实用性；基于LabVIEW平台开发的桥梁健康监测数据采集系统运行正常、桥梁响应数据采集精度高、运行车辆音像资料全面，是大型桥梁健康监测采集系统的有益尝试；基于频响函数和PCA的结构健康监测方法与模型无关且诊断前无需大量的训练样本、计算量小且抗噪性能好；基于投影寻踪和隶属度的结构损伤识别方法能够有效识别桁架桥梁节点松弛造成的结构损伤，它不易受环境因素的影响；基于时域响应的高阶统计矩方法是一种检测线性－非线性损伤的复合型方法，对于线性损伤，它不会带来检测的负面影响，而对非线性损伤则可以弥补传统方法泄漏损伤信息的不足；基于时序ARMA/GARCH模型的结构非线性损伤识别方法更能反映结构响应时序数据的时域波动性，它对结构状态改变具有更明确的解释且能精确检测结构的非线性损伤。