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作者：郭文杰;孟尧尧;冯玉林;何彬彬;
单位：华东交通大学土木建筑学院;中南大学土木工程学院;
摘要：针对高速铁路线桥长期服役后的损伤及疲劳断裂问题，提出一种基于振动功率流的CRTSⅡ型无砟轨道-桥梁夹层结构损伤识别方法。建立多跨纵连轨道-主梁-支座-桥墩一体模型，基于Timoshenko梁理论，采用改进傅里叶级数作为位移函数，建立系统层间构件能量方程，结合Rayleigh-Ritz法和Hamilton原理，推导出轨道桥在竖向和纵向振动下的自振频率计算公式，算例结果与有限元吻合良好。考虑位移传递率对系统损伤识别和定位效果较为一般，引入振动功率流法作为识别依据，分别分析不同构件刚度退化、层间构件损伤下系统输入、输出功率流变化曲线，以及系统存在损伤且考虑层间弹簧阻尼下功率流变化曲线。结果表明，一体模型与有限元模型的前100阶自振频率结果误差在5%以内，验证了理论计算方法的正确性；损伤结构输入、输出功率流围绕系统无损情况下的输入、输出功率流上下波动，钢轨刚度退化下的输出功率流在100 Hz及更高频范围内较无损情况下波动较为明显；考虑层间弹簧阻尼对砂浆离缝状态下的功率流变化曲线影响主要集中在100～200 Hz频段内；依据响应点输出功率流值在一定频率段是否发生突变可初步地判定此位置的损伤情况。
关键词：能量法;;损伤;;Timoshenko梁;;振动功率流;;轨道-桥梁系统
基金资助：国家自然科学基金(52268074,52368047,52402425);; 江西省自然科学基金(20232BAB204081,20242BAB20234,20242BAB20231);; 湖南创新型省份建设专项(2023JJ40724)
