[發明專利]一種利用雙傳感器進行梁式橋梁結構損傷定位的方法

有效

• 申請號: 201710388717.1
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107167559B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 聶振華;林雋;馬宏偉
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

本發明公開了一種利用雙傳感器進行梁式橋梁結構損傷定位的方法，包括下列步驟：S1、在橋梁上任意兩個不同位置分別安裝兩個加速度傳感器；S2、測量車輛荷載經過橋梁時的加速度響應，分別得到加速度傳感器的測點加速度信號a(t)、b(t)；S3、定義移動時間窗口；S4、利用移動時間窗口對兩個測點加速度信號a(t)、b(t)進行同步信號截取，對窗口內的兩段信號進行互相關計算，得到窗口內信號的相關系數；S5、計算窗口內信號的損傷特征量指標K：S6、在所測信號時間軸上滑動移動時間窗口，得到損傷特征量指標K的時間序列；S7、通過損傷特征量指標K曲線定位梁式橋梁結構損傷。該方法只需用到兩個傳感器數據，就能定位橋梁損傷位置，降低了傳感器的數量和成本。

技術領域

本發明涉及無損檢測技術領域，具體涉及一種利用雙傳感器進行梁式橋梁結構損傷定位的方法。

背景技術

當前，在橋梁結構健康監測與損傷檢測領域，其基本方法是通過在橋梁上安裝的結構響應采集系統獲得橋梁結構響應，依據采集的不同類型的數據從中提取損傷特征量，基于不同的損傷識別理論對橋梁的損傷進行診斷并定位。目前監測系統主要關注橋梁形變、靜應變、動應變、振動加速度、索力、溫濕度、風荷載等相關數據。

傳統的橋梁結構損傷檢測方法需要足夠多的傳感器數量，比如基于動力指紋方法須進行結構的模態識別，而要識別出結構模態必須要大量的傳感器系統。因此，目前國內外現有的橋梁監測系統安裝有幾百甚至上千個傳感器，耗資巨大，根據現有統計，其耗資達到整個橋梁建設的0.5％-2％。且測得的數據量巨大，如何處理監測海量數據是當前結構健康監測領域遇到的一大難題。當前橋梁健康監測系統數據沒有得到充分應用，甚至形成了“海量垃圾數據”的局面。

總的看來，橋梁結構安全監測技術的開發尚屬于基礎性的探索階段，距離實際工程應用有一定的差距，而其中一個關鍵原因是：監測系統安裝的測點(傳感器)繁多，耗資巨大，形成的海量數據難以處理。基于以上背景，目前亟待提出一種只需在橋梁上安裝兩個傳感器來測量橋梁的響應，分析這兩個傳感器信號進行橋梁的損傷診斷和定位的方法，以大大降低傳感器的使用量，解決測點過多，耗資巨大等問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中的上述缺陷，提供一種利用雙傳感器進行梁式橋梁結構損傷定位的方法，該方法只利用安裝在移動車輛荷載作用下的梁式橋梁上的兩個傳感器，根據兩個傳感器所測加速度信號的互相關函數來診斷和定位橋梁損傷。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種利用雙傳感器進行梁式橋梁結構損傷定位的方法，所述方法包括:

S1、在橋梁上任意兩個不同位置分別安裝加速度傳感器a和加速度傳感器b，安裝方向為垂直于橋面方向；

S2、測量車輛荷載經過橋梁時的加速度響應，分別得到加速度傳感器a和加速度傳感器b的測點加速度信號a(t)、b(t)；

S3、定義移動時間窗口，窗口長度為：

其中，f為橋梁基頻，f_s為采樣頻率；

S4、利用定義的移動時間窗口對兩個測點加速度信號a(t)、b(t)從t＝0開始進行同步信號截取，對窗口內的兩段信號進行互相關計算，得到窗口內兩段信號的相關系數：

其中，i為截取的第i段信號，N為原信號的總長度，窗口從t＝0開始進行截取，因此第一次截取時i＝1；

S5、計算窗口內信號的損傷特征量指標K：

其中R^d為橋梁損傷狀況下加速度傳感器a和b信號的窗口內互相關系數，R^u為橋梁完好狀況下加速度傳感器a和b信號的窗口內互相關系數；