[發明專利]一種橋梁損傷定位方法及其定量方法

有效

• 申請號: 201910679852.0
• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN110619106B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 陳志為;劉孟奇;裴峰濤
• 申請（專利權）人: 中際物聯科技（深圳）有限公司
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14;G06F17/16;G01M99/00
• 代理公司: 廣東省覽眾聯合知識產權代理有限公司 44828
• 代理人: 華澤珍

1.一種橋梁損傷定位方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1，獲取移動荷載下橋梁動撓度響應中每一時刻t的移動荷載頻率成分u_m(t)；

步驟S2，在移動荷載下橋梁動撓度響應中，獲取無損橋梁移動荷載頻率成分與有損橋梁移動荷載頻率成分之間的變化量并對其利用滑動平均濾波提取準靜態成分改變量Δu'(t)；

步驟S3，將橋梁沿縱向劃分，均分為N個單元，對應于第n號單元橋梁損傷前和損傷后的撓度響應改變量Ω_n，1≤n≤N；利用判斷橋梁損傷位置，根據步驟S2確定第n號單元的準靜態成分改變量Δu_n，并利用準靜態成分改變量Δu_n，確定第n號單元的DLI_n；若單元n-1、n、n+1均無損，則Ω_n-1、Ω_n、Ω_n+1的線性關系良好，DLI_n指標將接近于零；反之，若單元n為損傷單元，非線性關系將導致指標DLI_n突變；通過比較該指標是否突變來識別損傷單元；滑動平均濾波提取準靜態成分改變量Δu'(t)過程采用下式：

Δu'(t)表示使用MAF過濾移動荷載頻率成分后的輸出信號；M表示數據窗口寬度，即時刻t某一鄰域內數據點的個數；考慮到域的對稱性，M取為奇數；Δt為兩個相鄰離散數據點的時間間隔；采用傅里葉變換插值算法估計高頻振動成分的頻率f，計算其周期T＝1/f和一個周期內數據點個數M′＝T×f_s，f_s表示采樣頻率，并將最鄰近M'的奇數取為MAF窗口寬度M。

2.根據權利要求1所述的一種橋梁損傷定位方法，其特征在于，移動荷載頻率成分u_m(t)的獲取過程采用基于希爾伯特變換提出的解析模式分解方法。

3.一種橋梁損傷定量方法，其特征在于，利用權利要求1-2任一項權利要求所述的一種橋梁損傷定位方法，進行橋梁損傷位置定位。

4.根據權利要求3所述的一種橋梁損傷定量方法，其特征在于，在橋梁損傷位置進行定量的具體步驟為：

全橋范圍內撓度改變量之和Ψ與損傷因子1/α存在線性關系，且斜率為χ；假設橋梁共有nd處位置存在損傷，并且橋上布置了ns個撓度監測點，對于某個損傷單元和某處測點可建立線性關系如下：

其中，i和j分別指響應測點編號和損傷位置編號；Ψⁱ，i＝1,2,L,ns表示i號測點的全橋撓度改變量；1/α_j，j＝1,2,L,nd表示第j處損傷的損傷因子；上式還可改寫成矩陣形式：

通過上式求解不同位置的損傷程度α_j，j＝1,2,L,nd，需首先確定參數Ψⁱ與χ^i,j；求解參數Ψⁱ可通過求解損傷引起i號測點實測動力響應的準靜態成分改變量，然后計算該改變量在全橋范圍內的累積量，建立簡易的橋梁有限元模型；利用該有限元模型分析在第j處損傷位置和不同損傷因子1/α_j工況下的i號測點Ψⁱ，并擬合出兩者的線性關系，其斜率或截距可用于確定χ^i,j；為了確保上式能被求解，響應測點數量應保證不小于損傷位置數量，即ns≥nd。