劉志平，羅 翔，2，何秀鳳

（1. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省資源環(huán)境信息工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇徐州221116；2. 天津市測(cè)繪院有限公司，天津300381；3. 河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京211100）

我國(guó)高速鐵路營(yíng)業(yè)里程2019年達(dá)35 000Km、橋梁占比超過(guò)70%且以32m簡(jiǎn)支梁橋?yàn)橹鳎蔀槊逼鋵?shí)高鐵強(qiáng)國(guó)［1～2］。然而，高鐵在方便人們出行與助力經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，其橋梁結(jié)構(gòu)潛在隱患也危及人們生命財(cái)產(chǎn)安全，務(wù)必進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能測(cè)試與振動(dòng)檢測(cè)分析［3～5］。橋梁撓度作為判定橋梁剛度和承載能力的重要參數(shù)［5］，是評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)健康狀況的重要依據(jù)。因此，利用各種技術(shù)開(kāi)展撓度測(cè)量對(duì)新建高鐵橋梁工程驗(yàn)收和現(xiàn)役高鐵橋梁安全性評(píng)價(jià)具有重要意義。公路橋梁遠(yuǎn)比高鐵橋梁發(fā)展歷史長(zhǎng)，目前可借鑒的公路橋梁撓度測(cè)量方法主要包括傾角儀［6～7］、液位計(jì)［8］、測(cè)量機(jī)器人［9］、GNSS［10～11］、GNSS與加速度計(jì)［12］點(diǎn)觀測(cè)技術(shù)以及三維激光掃描［13］、地基干涉雷達(dá)［14］和分布式光纖傳感技術(shù)［15］面觀測(cè)技術(shù)。其中，三維激光掃描、地基干涉雷達(dá)可流動(dòng)安裝，GNSS、測(cè)量機(jī)器人需事先安裝，其余均需預(yù)埋設(shè)安裝，安裝過(guò)程須暫停線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)，不利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模非接觸式振動(dòng)檢測(cè)。而且，除GNSS、加速度計(jì)能達(dá)到數(shù)十至數(shù)百赫茲采樣率外，其余均為低采樣率，難以滿(mǎn)足高速列車(chē)通過(guò)簡(jiǎn)支梁橋短至數(shù)秒時(shí)間內(nèi)的高頻動(dòng)態(tài)撓度（動(dòng)撓度）測(cè)量需求。

綜上，具備高頻、高精度且可流動(dòng)安裝的撓度測(cè)量技術(shù)是大規(guī)模非接觸式高鐵橋梁振動(dòng)檢測(cè)的首選。近年來(lái)，毫米波器件性能不斷提高、成本不斷降低、體積不斷減小，毫米波通信、毫米波成像及毫米波雷達(dá)在高速寬帶無(wú)線(xiàn)通信、安檢、醫(yī)學(xué)檢測(cè)尤其是自動(dòng)駕駛等民用領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注［16～17］。鑒于工業(yè)毫米波達(dá)上述優(yōu)點(diǎn)，而且便于攜帶、即測(cè)即走、無(wú)需預(yù)埋設(shè)安裝，本文引入毫米波雷達(dá)進(jìn)行高鐵橋梁動(dòng)撓度測(cè)量研究。首先在精密測(cè)距改進(jìn)算法基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了自動(dòng)化采集與處理的毫米波雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)，并開(kāi)展了京滬高鐵線(xiàn)路濉河特大橋徐州段的高鐵車(chē)橋毫米波振動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)。進(jìn)而，對(duì)高鐵橋梁動(dòng)撓度響應(yīng)非平穩(wěn)信號(hào)的理論解析與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)代時(shí)頻分析，同時(shí)統(tǒng)計(jì)分析橋梁動(dòng)撓度與跨撓比。研究表明，理論解析與毫米波雷達(dá)實(shí)測(cè)結(jié)果相一致，驗(yàn)證了本文毫米波雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)的正確性和可靠性。

1 毫米波雷達(dá)高鐵車(chē)橋振動(dòng)檢測(cè)

1.1 高鐵車(chē)橋振動(dòng)解析模型

高速列車(chē)通過(guò)簡(jiǎn)支梁橋時(shí)，橋梁受到的外力主要為車(chē)體質(zhì)量變化引起的豎向重力變化，因此豎向振動(dòng)是簡(jiǎn)支梁振動(dòng)的主要成分。假設(shè)簡(jiǎn)支梁為等截面、梁體質(zhì)量均勻分布、以及運(yùn)動(dòng)在彈性范圍內(nèi)滿(mǎn)足小變形理論，可建立簡(jiǎn)支梁強(qiáng)迫振動(dòng)微分方程。據(jù)此，進(jìn)一步可以推導(dǎo)荷載過(guò)橋時(shí)、離橋后簡(jiǎn)支梁撓度響應(yīng)解析式［4，18］

1.2 毫米波雷達(dá)精密測(cè)距

線(xiàn)性調(diào)頻毫米波雷達(dá)是一類(lèi)使用短波長(zhǎng)電磁波的特殊雷達(dá)技術(shù)，通過(guò)對(duì)波長(zhǎng)為毫米級(jí)的載波進(jìn)行調(diào)頻操作，使傳輸?shù)男盘?hào)頻率隨時(shí)間成線(xiàn)性變化。

若以f0表示信號(hào)初始頻率，T0表示信號(hào)調(diào)頻周期，B 表示帶寬，令調(diào)頻斜率則可得線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)S的瞬時(shí)表達(dá)式為

毫米波雷達(dá)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，發(fā)射線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)S并被測(cè)量對(duì)象反射回接收機(jī)，之后將發(fā)射信號(hào)和回波信號(hào)輸入混頻器，獲得有效的中頻信號(hào)SIF。假設(shè)毫米波雷達(dá)與目標(biāo)距離為R0，則接收發(fā)射信號(hào)的時(shí)延為2R0/c，c 為光速，此時(shí)中頻信號(hào)SIF其對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)頻率fIF為

由式（4）可知，所得中頻信號(hào)的頻率大小與目標(biāo)距離成正比，中頻信號(hào)的頻率估計(jì)精度直接影響雷達(dá)測(cè)距精度。一般地，基于離散傅里葉變換的頻率估計(jì)受限于頻率分辨率，往往只能達(dá)到厘米級(jí)的粗測(cè)距精度，難以滿(mǎn)足現(xiàn)代工程測(cè)量的毫米級(jí)甚至更高精度需求。考慮到在實(shí)際頻率估計(jì)中，只需提取頻譜主頻并不關(guān)心其它位置的譜線(xiàn)，據(jù)此思路本文采用頻譜細(xì)分聯(lián)合譜線(xiàn)校正的方法來(lái)提高主頻部分的頻譜分辨率與估計(jì)精度。

根據(jù)頻譜細(xì)分思路，利用Chirp-Z變換［19］對(duì)離散序列的Z變換進(jìn)行細(xì)分，則各細(xì)分采樣點(diǎn)Zk表示為

式中：N 表示螺旋線(xiàn)上等分角采樣點(diǎn)數(shù)，k ∈[0，1，…，N ?1]；A0表示螺旋線(xiàn)上起始采樣點(diǎn)半徑；θ0表示沿逆時(shí)針的起始樣點(diǎn)相角；φ0表示兩相鄰采樣點(diǎn)之間的角頻率差。

將Chirp-Z 變換參數(shù)設(shè)為A0=1，W0=1，采樣螺旋線(xiàn)會(huì)變?yōu)閱挝粓A且各采樣點(diǎn)Zk均勻分布在單位圓上，此時(shí)對(duì)信號(hào)頻譜進(jìn)行插值則可提高頻率分辨率。其次，顧及真實(shí)峰值譜線(xiàn)往往落在主峰值、兩側(cè)次大峰值多個(gè)譜線(xiàn)之間，以真實(shí)峰值譜線(xiàn)為中心建立坐標(biāo)系，則主峰譜線(xiàn)及兩側(cè)次大峰譜線(xiàn)坐標(biāo)分別為(?ε，Xm)、(?1?ε，Xm?1)、(1?ε，Xm+1)。其中，橫坐標(biāo)為譜線(xiàn)索引，縱坐標(biāo)為頻率幅值，ε是主峰譜線(xiàn)與真實(shí)譜線(xiàn)的索引差值。至此，為進(jìn)一步提高頻譜估計(jì)精度，利用拋物線(xiàn)建立頻譜校正方程如下：

若利用方程式（6）消去其拋物線(xiàn)系數(shù)a，b，則可導(dǎo)出譜線(xiàn)索引差值ε的參數(shù)估計(jì)式如下：

1.3 毫米波雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)建

毫米波雷達(dá)硬件采用了美國(guó)德州儀器（Texas Instruments，TI）公司生產(chǎn)的IWR1443 工業(yè)級(jí)毫米波雷達(dá)芯片，工作頻段為77～81GHz。該芯片包括射頻模塊、信號(hào)控制模塊和信號(hào)處理模塊，是一個(gè)成本低體積小的單片F(xiàn)MCW毫米波雷達(dá)傳感器，便于攜帶、即測(cè)即走、無(wú)需預(yù)埋設(shè)安裝。此外，芯片集成了Cortex-R4F 嵌入式實(shí)時(shí)信號(hào)處理器，內(nèi)嵌一個(gè)用于雷達(dá)數(shù)據(jù)后處理的硬件加速器，支持用戶(hù)進(jìn)行編程修改和傳感器重構(gòu)。

本文利用IWR1443 芯片構(gòu)建了毫米波雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)。首先，通過(guò)UART串口連接IWR1443與上位機(jī)，基于用戶(hù)開(kāi)發(fā)工具（software development kit，SDK）及硬件開(kāi)發(fā)程序（code composer studio，CCS）實(shí)時(shí)觸發(fā)調(diào)用硬件設(shè)備、實(shí)時(shí)查看硬件內(nèi)存數(shù)據(jù)等，以開(kāi)發(fā)模式對(duì)毫米波雷達(dá)進(jìn)行代碼調(diào)試工作。其次，在CCS 中完成精密測(cè)距代碼開(kāi)發(fā)調(diào)試工作并編譯為Bin 文件，繼而利用TI 配套軟件UniFlash 將用戶(hù)Bin 文件燒錄到芯片，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)加載燒錄代碼。再次，IWR1443 需要通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的信息交互，為此開(kāi)發(fā)了RadarSPA 軟件，該軟件著作權(quán)登記號(hào)為2020SR0147005，軟件界面如圖1所示。

RadarSPA 軟件是集毫米波雷達(dá)控制指令輸入和雷達(dá)數(shù)據(jù)輸出雙串口一體化的軟件，具體功能包括輸入串口接收、輸入串口設(shè)置、輸出串口設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示選項(xiàng)、串口狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸分析和狀態(tài)欄共7個(gè)模塊，具體運(yùn)行步驟包括雷達(dá)與上機(jī)位連接、串口與路徑設(shè)置、雷達(dá)指令發(fā)送、雷達(dá)測(cè)量反饋、雷達(dá)測(cè)量終止和數(shù)據(jù)接收與解碼分析。以中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)測(cè)樓某反射目標(biāo)為精密測(cè)距目標(biāo)進(jìn)行精度測(cè)試，設(shè)置采樣率250Hz、目標(biāo)距離約7.3m，所得4 組測(cè)距時(shí)序長(zhǎng)度均為10 000。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明4 組測(cè)距序列中誤差分別為0.077mm、0.076mm、0.076mm和0.075mm，優(yōu)于0.1mm的精度。為節(jié)省篇幅，圖2顯示了其中1 組測(cè)距頻數(shù)分布，與理論分布曲線(xiàn)基本吻合。

圖1 RadarSPA軟件界面Fig.1 The interface of RadarSPA software

圖2 雷達(dá)測(cè)距頻數(shù)直方圖Fig.2 Frequency distribution histogram of Radar ranging

2 高鐵橋梁動(dòng)撓度測(cè)量結(jié)果分析

2.1 振動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)方案

京滬客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列車(chē)設(shè)計(jì)行車(chē)速度最高達(dá)380km·h-1，高 速 鐵 路 正 線(xiàn) 長(zhǎng)1 318km，橋 梁 長(zhǎng)1 060km，全線(xiàn)簡(jiǎn)支梁橋占比高。其中，濉河特大橋全長(zhǎng)超過(guò)65km，全線(xiàn)以32m 混凝土簡(jiǎn)支箱梁為主。選取濉河特大橋徐州段為試驗(yàn)對(duì)象，以徐州東站為中點(diǎn)分別朝南、北等間隔10km，各設(shè)置4 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，并自北向南編號(hào)為P1～P8，觀測(cè)點(diǎn)位沿濉河特大橋布設(shè)位置、測(cè)點(diǎn)編號(hào)如圖3a 所示。其中，P1～P4 號(hào)點(diǎn)于2019 年6 月19 日、P5～P8 號(hào)點(diǎn)于2019 年8 月9日分別實(shí)施兩次高鐵振動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)，目標(biāo)距離3m～15m、測(cè)距中誤差均優(yōu)于0.1mm。檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)如圖3b所示，將毫米波雷達(dá)布設(shè)在簡(jiǎn)支梁跨中正下方，天線(xiàn)豎直指向梁體底部，利用RadarSPA 軟件實(shí)時(shí)采集、傳輸和存儲(chǔ)振動(dòng)檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)人工檢核過(guò)車(chē)時(shí)刻等信息。

圖3 測(cè)點(diǎn)位置分布和振動(dòng)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)Fig.3 Location of measuring points and scene of vibration detection

2.2 動(dòng)撓度響應(yīng)測(cè)量結(jié)果

利用RadarSPA 軟件將毫米波雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行解碼即可獲得高鐵簡(jiǎn)支梁橋跨中測(cè)距時(shí)間序列。圖4給出了測(cè)點(diǎn)P6 以11：05：00 為起始時(shí)刻連續(xù)觀測(cè)的雷達(dá)測(cè)距時(shí)程曲線(xiàn)。由圖4 可知，P6 在時(shí)刻11：06：21、11：08：20、11：10：51、11：15：41 存在明顯的距離變化，持續(xù)時(shí)間約10s左右。對(duì)比人工記錄的列車(chē)過(guò)車(chē)時(shí)刻，可判斷該測(cè)點(diǎn)在4 個(gè)時(shí)刻有列車(chē)通過(guò)所測(cè)簡(jiǎn)支梁橋。

圖4 毫米波雷達(dá)測(cè)距時(shí)程曲線(xiàn)（P6跨中）Fig.4 Ranging time curve of point No.6 by millimeter wave radar

為討論橋梁動(dòng)撓度信號(hào)特性，利用本文1.1節(jié)車(chē)橋振動(dòng)解析式計(jì)算CRH型列車(chē)通過(guò)簡(jiǎn)支梁產(chǎn)生的跨中動(dòng)撓度響應(yīng)解析結(jié)果（車(chē)速300Km·h-1、16節(jié)車(chē)廂，其余車(chē)輛參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)［4］）。同時(shí)，取橋梁無(wú)車(chē)輛活載時(shí)雷達(dá)測(cè)距平均值作為零基準(zhǔn)，雷達(dá)測(cè)距序列減去零基準(zhǔn)后可得橋梁動(dòng)撓度響應(yīng)。圖5 分別給出了P6在11：10：49至11：11：07共18s的理論解析和雷達(dá)實(shí)測(cè)的跨中動(dòng)撓度響應(yīng)曲線(xiàn)。

圖5 中，跨中動(dòng)撓度最大值分別為0.78mm 和0.65mm；列車(chē)在橋梁上連續(xù)通過(guò)時(shí)橋梁產(chǎn)生規(guī)則振動(dòng)，兩者振幅分別為0.23mm和0.32mm；荷載列離開(kāi)橋梁后，兩者均能看出橋梁做響應(yīng)衰減的自由振動(dòng)，振幅逐漸減小直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。解析解結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)結(jié)果相接近，說(shuō)明試驗(yàn)結(jié)果真實(shí)可靠，可以反映列車(chē)荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)的實(shí)際情況。

為滿(mǎn)足高速鐵路運(yùn)行安全和舒適度要求，《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10621-2014）規(guī)定對(duì)于設(shè)計(jì)速度350km·h-1，跨度小于40m的梁體豎向活載跨撓比不低于1 600。分別提取各試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)過(guò)車(chē)產(chǎn)生的動(dòng)撓度和跨撓比（撓度與跨徑之比，簡(jiǎn)支梁橋跨徑為32m），表1給出了實(shí)測(cè)動(dòng)撓度和跨撓比。由表1可以看出，各測(cè)點(diǎn)動(dòng)撓度在不同過(guò)車(chē)階段變化較小，而不同測(cè)點(diǎn)撓度差異較大，這可能與各測(cè)點(diǎn)橋梁狀態(tài)不同有關(guān)。其中，實(shí)測(cè)動(dòng)撓度最大點(diǎn)出現(xiàn)在P3點(diǎn)，動(dòng)撓度最大值為1.18mm，其對(duì)應(yīng)的跨撓比為2.72×104，遠(yuǎn)大于規(guī)范給出的最小限值1 600，表明觀測(cè)橋梁滿(mǎn)足規(guī)范要求且有較大的安全余量，橋梁健康狀態(tài)良好。

圖5 P6跨中動(dòng)撓度響應(yīng)Fig.5 Dynamic deflection of point No.6

表1 各點(diǎn)實(shí)測(cè)動(dòng)撓度及跨撓比統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.1 Dynamic deflection and deflection span ratio

2.3 動(dòng)撓度響應(yīng)時(shí)頻分析

為揭示高鐵橋梁動(dòng)撓度時(shí)間、頻率、幅值三維變化過(guò)程及特征，須采用能夠處理非平穩(wěn)信號(hào)的現(xiàn)代時(shí)頻分析方法。鑒此，分別利用廣義S 變換（GST）［20］和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)頻變換（NTFT）［21］時(shí)頻方法提取時(shí)頻振幅譜。圖6 給出了P6 在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)GST 和NTFT 方法獨(dú)立所得的時(shí)頻分析結(jié)果。從圖6 可看出，兩種方法均在列車(chē)通過(guò)的時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)了明顯的頻譜變化，其余時(shí)段頻譜平穩(wěn)，表明列車(chē)經(jīng)過(guò)是引起橋梁振動(dòng)頻率變化的主要來(lái)源，其余因素影響較?。黄浯?，兩種時(shí)頻分析方法檢測(cè)出的4 次列車(chē)通過(guò)時(shí)刻以及振動(dòng)頻率變化過(guò)程完全吻合，驗(yàn)證了兩種時(shí)頻方法進(jìn)行橋梁動(dòng)撓度響應(yīng)信號(hào)處理的準(zhǔn)確性和可靠性。

圖6 測(cè)點(diǎn)P6全時(shí)段動(dòng)撓度響應(yīng)時(shí)頻分析（幅度單位：mm）Fig.6 Time-frequency analysis of dynamic deflection in P6 by Millimeter Wave Radar

為進(jìn)一步分析橋梁動(dòng)撓度信號(hào)時(shí)頻變化細(xì)節(jié)，對(duì)2.2節(jié)解析和實(shí)測(cè)撓度響應(yīng)進(jìn)行時(shí)頻分析，圖7分別給出了相應(yīng)分析結(jié)果。對(duì)比圖7a～7d，動(dòng)態(tài)撓度響應(yīng)結(jié)果均存在三個(gè)明顯的能量集中的頻帶范圍（圖中紅圈部分），不同時(shí)頻方法、解析與實(shí)測(cè)結(jié)果均具有一致性。其中，低頻帶0～1Hz出現(xiàn)在列車(chē)進(jìn)入和離開(kāi)橋梁的時(shí)刻且持續(xù)時(shí)間較短，結(jié)合圖5分析認(rèn)為該頻段是由列車(chē)荷載上橋時(shí)的瞬時(shí)沖擊導(dǎo)致的沖擊頻率；中頻帶2～4Hz從列車(chē)進(jìn)橋開(kāi)始持續(xù)至列車(chē)離開(kāi)橋梁，是由列車(chē)規(guī)則排列的輪軸對(duì)橋梁的周期性荷載產(chǎn)生的豎向激振頻率；高頻帶6～8Hz略滯后激振頻率且在列車(chē)離橋后仍持續(xù)了一段時(shí)間，是由荷載列離橋后的橋梁自由振動(dòng)導(dǎo)致的自振頻率。綜上，兩種時(shí)頻方法均能夠有效地提取橋梁振動(dòng)主頻及類(lèi)型。表2 統(tǒng)計(jì)了P1～P8測(cè)點(diǎn)的橋梁振動(dòng)信號(hào)主頻信息，以便深入地進(jìn)行毫米波雷達(dá)車(chē)橋振動(dòng)檢測(cè)分析。

圖7 解析和實(shí)測(cè)動(dòng)撓度響應(yīng)時(shí)頻分析結(jié)果（幅度單位：mm）Fig.7 Time-frequency analysis of deflection by both theory and Millimeter Wave Radar

由表2 可知，不同測(cè)點(diǎn)的動(dòng)撓度測(cè)量序列均存在三個(gè)主頻分布，分別位于0～1Hz、2～4Hz、6～8Hz的區(qū)間內(nèi)，結(jié)合前述分析可認(rèn)為其分別對(duì)應(yīng)列車(chē)沖擊產(chǎn)生的沖擊頻率、列車(chē)規(guī)則輪軸周期性荷載產(chǎn)生的豎向激振頻率和橋梁自振頻率。其次，車(chē)橋共振研究表明［4］，列車(chē)豎向激振頻率可由列車(chē)速度v和列車(chē)長(zhǎng)度d 進(jìn)行估計(jì)f =v/(3.6d)。我國(guó)京滬高鐵列車(chē)車(chē)廂長(zhǎng)度約25m，主要營(yíng)運(yùn)時(shí)速有250km·h-1、300km·h-1、350km·h-1，其對(duì)應(yīng)的激振頻率理論值分別為2.78Hz、3.33Hz、3.89Hz，表2實(shí)測(cè)激振頻率與理論值相近。此外，我國(guó)高速鐵路設(shè)計(jì)中主要通過(guò)控制簡(jiǎn)支梁的豎向自振頻率避開(kāi)列車(chē)激振頻率來(lái)避免產(chǎn)生共振現(xiàn)象，本次試驗(yàn)所得簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)自振頻率的多點(diǎn)實(shí)測(cè)值均在6Hz以上，高于《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10621-2014）規(guī)定的基頻限值3.03Hz 和不需動(dòng)力檢算的頻率閾值4.68Hz且有充足余量；實(shí)測(cè)自振頻率與激振頻率的互差均高于3Hz，表明所檢測(cè)橋梁產(chǎn)生共振的可能性較小，結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)良好。

3 結(jié)論

（1）介紹了高鐵車(chē)橋振動(dòng)解析模型，提出了頻譜細(xì)分與譜線(xiàn)校正改進(jìn)的毫米波雷達(dá)精密測(cè)距算法，并基于IWR1443 芯片開(kāi)發(fā)了毫米雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持采樣率高達(dá)250Hz、動(dòng)態(tài)測(cè)距精度達(dá)0.08mm，完全滿(mǎn)足高速鐵路列車(chē)橋振動(dòng)的實(shí)時(shí)高效、非接觸振動(dòng)檢測(cè)需求。

（2）利用毫米波雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)京滬高鐵濉河特大橋開(kāi)展了高鐵車(chē)橋振動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)，獲得了與理論解析撓度相吻合的高鐵簡(jiǎn)支梁橋豎向?qū)崪y(cè)動(dòng)態(tài)撓度響應(yīng)曲線(xiàn)。而且，8個(gè)測(cè)點(diǎn)的豎向動(dòng)態(tài)撓度和跨撓比計(jì)算結(jié)果顯示，跨撓比（最小值為2.72×104）遠(yuǎn)大于相關(guān)規(guī)范限值1 600，表明所檢測(cè)橋梁滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范要求且有較大的安全余量。

（3）利用GST和NTFT兩種時(shí)頻分析方法得到了一致的橋梁動(dòng)撓度響應(yīng)時(shí)頻特性，進(jìn)而提取了高速列車(chē)動(dòng)荷載下橋梁振動(dòng)主頻并得出簡(jiǎn)支梁橋梁沖擊頻率（＜1Hz）、激振頻率（2～4Hz）、自振頻率（6～8Hz）類(lèi)型。8個(gè)測(cè)點(diǎn)的簡(jiǎn)支梁橋自振頻率實(shí)測(cè)值均高于6Hz，且與列車(chē)激振頻率差值均高于3Hz，表明所檢測(cè)橋梁滿(mǎn)足現(xiàn)行安全規(guī)范。