[發明專利]一種基于雙傳感器信息的聯合相空間的梁橋結構損傷定位方法

有效

• 申請號: 201810293215.5
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108613873B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 聶振華;彭皓旻;馬宏偉
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01M5/00
• 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

本發明公開了一種基于雙傳感器信息的聯合相空間的梁橋結構損傷定位方法，具體步驟為：在橋梁上沿長度分布的任意a、b兩點上各安裝位移傳感器；測量車輛通過橋面時位移傳感器所監測到的位移響應_a(t)、b(t)；使用_a(t)、b(t)的響應數據建立聯合相空間；通過計算完好狀態下聯合相空間P₀與損傷狀態下聯合相空間P的歐幾里得范數，得到損傷指標PTC的時間序列；通過損傷指標PTC的曲線可定位梁式橋梁結構損傷。本方法在橋梁每一個跨只需使用兩個傳感器即可準確定位損傷，大大減少了傳感的數量和成本。

技術領域

本發明涉及無損結構檢測技術領域，具體涉及一種基于雙傳感器信息的聯合相空間的梁橋結構損傷定位方法。

背景技術

目前橋梁結構健康監測與損傷定位方式基本上是通過在橋梁上安裝傳感器來監測橋梁的振動數據實現的。然而當前國內外使用最多的是基于動力指紋的結構模態識別方法，此方法要識別出結構模態需要大量傳感器，且識別結果不理想，維護麻煩。國內外現有的橋梁健康監測系統使用成千上萬的傳感器，花費極大。且由于傳感器數量極多，測得的數據量巨大。現有系統無法有效處理如此大量的數據，且巨大的數據需要大量電腦空間儲存，如何處理海量的垃圾數據也是當前結構監測系統開發的一大難題。

現在橋梁結構健康監測技術發展仍處于萌芽階段，還無法在實際工程中大量運用。限制其發展的最大原因就是當前健康監測系統需要的傳感器數量眾多，耗費極大，且得到海量無用數據無法有效處理，效率極低。

因此，目前最有效的解決方法就是發展少量傳感器監測系統，以解決傳統監測系統傳感器數量多，耗資大，效率低的缺點。

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，提供一種基于雙傳感器信息的聯合相空間的梁橋結構損傷定位方法，該方法只需使用安裝于橋梁上的兩個傳感器監測出移動車輛荷載的響應數據，再根據兩個傳感器測出的位移信號構成聯合相空間的拓撲結構的變化以判別損傷的位置。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種利用雙傳感器信息的聯合相空間的梁式橋梁結構損傷定位方法，所述的梁式橋梁結構損傷定位方法包括下列步驟:

S1、在橋梁上沿長度方向任意兩個不同位置安裝位移傳感器a和位移傳感器b，位移傳感器測量方向為垂直于橋面方向；

S2、測量橋梁無損傷時車輛荷載經過橋面時的位移響應，位移傳感器a和位移傳感器b分別測得的位移信號a(t)、b(t)；

S3、將位移信號a(t)作為x軸數據，b(t)為_y軸數據構建二維相空間，得到雙傳感器位移信息的聯合相空間P(t)；

S4、計算損傷特征量指標PTC：

PTC(t)＝||p(t)-p₀(t)|| (1)

其中||·||為歐幾里德范數，p(t)、p₀(t)分別為損傷和完好狀態下t時刻的相點；

S5、通過損傷特征量指標PTC的時間序列曲線定位梁式橋梁結構損傷。

進一步地，所述的步驟S5、通過損傷特征量指標PTC的時間序列曲線定位梁式橋梁結構損傷的具體過程如下：

S501、根據得到的損傷特征量指標PTC的時間序列繪制損傷特征量指標PTC的曲線；

S502、當移動車輛荷載通過損傷位置時，損傷特征量指標PTC會出現最大值，通過損傷特征量指標PTC曲線的最大峰值位置確定移動質量通過損傷位置的時刻；

S503、通過車輛速度與時間的乘積來換算出該時刻車輛所行走的距離，即可得出橋梁的損傷位置。