隔震橋梁的非線性系統識別

本文建立一個隔震橋梁的分析模式與其識別流程。文中以集中質量的方式,將一座三跨兩柱的隔震橋梁簡化為五個自由度的系統。這些自由度分別為橋面版車行方向位移、左右兩橋柱的柱頂車行方向位移、以及橋柱底部樁基礎的位移。橋台與橋面板間人造橡膠支承墊所提供的效應,則以一個勁度和阻尼係數反映之。分析時,假設橋柱的力學行為為線性,而裝設在橋柱頂車行方向上的LRB行為則是非線性,並依循Bouc-Wen模式。此外,橋梁與土壤的互制作用亦視為非線性。 利用最小平方法搭配推廣卡式過濾(Extended kalman filter)在個別自由度處,識別出橋梁的線性參數以及LRB、基礎的非線性參數。進一步地,嘗試利用多自由度的推廣卡式過濾,同時識別出這些參數。 最後,借用南二高白河新化段之嘉南大圳北幹縣一號隔震橋梁上收集到的地震資料,進行實例分析。經由識別結果與實測歷時間誤差指數的計算,以驗證識別流程的可靠性。

作者:賴志青