[發明專利]一種基于車橋耦合系統的橋梁損傷診斷方法

無效

• 申請號: 201710025206.3
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106802222A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 陽洋
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司50219
• 代理人: 高姜

1.一種基于車橋耦合系統的橋梁損傷診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.兩輛檢測車分別從橋梁不同位置出發向1#橋臺方向通過橋梁，信號采集子系統同步采集小車各次通過橋梁過程中的豎向加速度響應；

b.兩輛檢測車分別從橋梁不同位置出發向向0#橋臺方向通過橋梁，信號采集子系統同步采集小車各次通過橋梁過程中的豎向加速度響應；

c.利用步驟a與步驟b所測得小車豎向加速度響應，分別對時間t作二次積分處理，獲得對應小車近似的豎向位移響應；

d.利用步驟c所獲得小車近似的豎向位移響應，將兩輛檢測車對應位移信號相減，獲得處理后小車近似的豎向位移響應，消除了路面粗糙度的影響；

e.利用步驟d所獲得處理后小車近似的豎向位移響應，對時間t作二次微分處理，獲得對應處理后小車豎向加速度響應；

f.利用已提前得知的待測橋梁模態阻尼比，分別按檢測車采集信號的采樣頻率計算每一采樣時間橋梁阻尼比影響下信號衰減系數；

g.利用步驟e所獲得處理后小車豎向加速度響應除以步驟f計算所得每一時間對應的信號衰減系數進行信號還原處理，獲得處理后小車豎向加速度響應，消除了橋梁阻尼比的影響；

h.利用步驟g所獲得處理后小車豎向加速度響應，通過Matlab帶通濾波器濾去除所需橋梁頻率信號外其余干擾信號，獲得濾波后小車豎向加速度響應，僅包含所需橋梁頻段信號；

i.利用步驟h所獲得處理后小車豎向加速度響應，加窗作短時傅里葉變化，變時域信號為頻域信號，提取每一窗頻域信號中橋梁頻率對應幅值開根號作比，計算所需橋梁各階模態；或可對所獲得處理后加速度信號作希爾伯特轉換作瞬時振幅，提取瞬時振幅包絡線求得所需橋梁各階模態；

j.利用步驟i所獲得橋梁各位置點各階模態，利用改進的直接剛度法，計算出橋梁各位置點剛度。并可向橋梁兩端外作數據延拓，利用延拓所得數值重新計算邊單元對應節點的曲率，重新計算對應節點剛度，可有效提高剛度反演精度。

2.根據權利要求1所述的一種基于車橋耦合系統的橋梁損傷診斷方法，其特征在于，所采用的兩輛檢測車車輛頻率相同，但檢測車質量不同，需保證兩車車體質量，車體豎向剛度以及車輛阻尼的比值相同。

3.根據權利要求1所述的一種基于車橋耦合系統的橋梁損傷診斷方法，其特征在于，檢測車分別橋梁不同位置向1#橋臺方向通過橋梁,再分別從橋梁不同位置向0#橋臺方向通過橋梁。

4.根據權利要求1所述的一種基于車橋耦合系統的橋梁損傷診斷方法，其特征在于，消除路面粗糙度影響處理具體如下：對所獲得加速度信號分別對時間t進行二次積分獲得對應的位移信號，將兩輛檢測車對應位移信號相減，可以消除路面粗糙度影響，再對處理后所獲得位移信號對時間t作二次微分處理，獲得處理后加速度信號。

5.根據權利要求4所述的一種基于車橋耦合系統的橋梁損傷診斷方法，其特征在于，消除橋梁阻尼比影響處理具體如下：

利用常規手段提前測得的待測橋梁某階模態阻尼比大小，分別按檢測車采集信號的采樣頻率計算每一采樣時間的阻尼比影響下信號衰減系數；

對所獲得處理后加速度信號除以相對應的阻尼比影響下信號衰減系數，起到信號還原消除橋梁阻尼比的影響。

6.根據權利要求5所述的一種基于車橋耦合系統的橋梁損傷診斷方法，其特征在于，濾波處理具體如下：

對處理后加速度信號，利用Matlab帶通濾波器濾去除所需橋梁頻率信號外其余干擾信號，僅保留所需橋梁頻率及鄰近范圍內信號。

7.根據權利要求6所述的一種基于車橋耦合系統的橋梁損傷診斷方法，其特征在于，計算所需橋梁各階模態方法具體如下：

可對所獲得處理后加速度信號加窗作短時傅里葉變化，將時域信號轉變為頻域信號，提取每一窗所需橋梁頻率對應幅值后開根號作對比，從而獲得所需橋梁各階模態；

或可對所獲得處理后加速度信號作希爾伯特轉換作瞬時振幅，提取瞬時振幅包絡線求得所需橋梁各階模態。

8.根據權利要求7所述的一種基于車橋耦合系統的橋梁損傷診斷方法，其特征在于，進行橋梁剛度反演的方法具體如下：

利用所獲得的橋梁各階模態，采用改進的直接剛度法，計算橋梁各位置點剛度；

向橋梁兩端外作數據延拓，利用延拓所得數值重新計算邊單元對應節點的曲率，重新計算對應節點剛度，可有效提高剛度反演精度。

9.根據權利要求8所述的一種基于車橋耦合系統的橋梁損傷診斷方法，其特征在于，基于最后獲得的橋梁剛度反演結果，也可進一步獲取任意荷載下的橋梁撓度，綜合評估橋梁的損傷情況。