[發(fā)明專利]一種橋梁損傷定位方法及其定量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910679852.0
• 申請(qǐng)日: 2019-07-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110619106B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志為;劉孟奇;裴峰濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中際物聯(lián)科技（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/14
• 分類號(hào): G06F17/14;G06F17/16;G01M99/00
• 代理公司: 廣東省覽眾聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44828
• 代理人: 華澤珍

本發(fā)明公開(kāi)了一種橋梁損傷定位方法及其定量方法，屬于結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)領(lǐng)域。本發(fā)明根據(jù)相同移動(dòng)荷載作用下的橋梁響應(yīng)將會(huì)隨著損傷而發(fā)生改變的特點(diǎn)，將車輛作為移動(dòng)的激勵(lì)源，通過(guò)橋梁動(dòng)撓度所構(gòu)造的方法具有對(duì)損傷敏感、對(duì)環(huán)境溫度不敏感的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明的橋梁動(dòng)撓度響應(yīng)準(zhǔn)靜態(tài)成分提取方法，可有效剔除動(dòng)撓度響應(yīng)中橋梁自振頻率成分和與移動(dòng)速度相關(guān)的高頻振動(dòng)，可大幅提高損傷定位和損傷定量的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)領(lǐng)域；涉及一種橋梁損傷定位方法及其定量方法

背景技術(shù)

目前，世界各地已建成了大量橋梁，截止到2017年底，僅中國(guó)就有公路橋梁83.25萬(wàn)座。大規(guī)模的橋梁建設(shè)之后，隨之而來(lái)的問(wèn)題是如何保障服役橋梁的安全性?？焖僖苿?dòng)的車輛是公路橋梁最主要的外荷載。車輛引起的疲勞累積效應(yīng)，時(shí)有發(fā)生的汽車超載，以及材料老化、環(huán)境腐蝕作用，使得橋梁損傷比預(yù)計(jì)發(fā)生得更早，發(fā)展速度更快，給橋梁安全性帶來(lái)了巨大隱患。若能盡早發(fā)現(xiàn)橋梁損傷并及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)措施，可有效保障橋梁安全。因此，找到一種能反映結(jié)構(gòu)固有特性且對(duì)損傷敏感的損傷指標(biāo)，形成損傷橋梁損傷定位與定量方法，是一項(xiàng)很有意義但又富有挑戰(zhàn)的工作。

從移動(dòng)荷載引起的橋梁響應(yīng)中提取的關(guān)鍵信號(hào)構(gòu)造損傷指標(biāo)，很有希望實(shí)現(xiàn)橋梁局部損傷的識(shí)別。若損傷導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)剛度改變，相同移動(dòng)荷載作用下的橋梁響應(yīng)將會(huì)隨著損傷而發(fā)生改變，改變量中包含了結(jié)構(gòu)損傷信息，故可以用于損傷識(shí)別。除此以外，該類方法還具有兩大優(yōu)點(diǎn)：

1)車輛作為移動(dòng)的激勵(lì)源，當(dāng)移動(dòng)到布置在橋梁易損位置的傳感器附近時(shí)，響應(yīng)信號(hào)會(huì)相應(yīng)出現(xiàn)峰值，此時(shí)信號(hào)的信噪比最高，更有利于損傷識(shí)別。

2)在一列移動(dòng)車輛過(guò)橋的短暫時(shí)段內(nèi)，可以認(rèn)為環(huán)境溫度的改變可以忽略，動(dòng)響應(yīng)主要由移動(dòng)車輛引起，故該方法有對(duì)環(huán)境溫度不敏感的優(yōu)點(diǎn)。

近年來(lái)，已有學(xué)者嘗試通過(guò)移動(dòng)荷載引起的橋梁響應(yīng)識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷。Yang等推導(dǎo)了移動(dòng)荷載下橋梁動(dòng)力響應(yīng)的解析解，并根據(jù)控制頻率的不同，將響應(yīng)為移動(dòng)荷載頻率成分與橋梁自振頻率成分。在此基礎(chǔ)上，He等進(jìn)一步推導(dǎo)分析了損傷引起的兩種信號(hào)成分的改變后，指出移動(dòng)荷載頻率成分對(duì)損傷更為敏感。在分析了不同損傷程度導(dǎo)致位移影響線變化的特點(diǎn)，He等提出基于位移影響線的損傷定位及定量方法。以上成果表明了將該類方法應(yīng)用于橋梁損傷識(shí)別具有良好的發(fā)展?jié)摿?，同時(shí)仍有不少問(wèn)題亟待解決。例如，移動(dòng)荷載頻率成分與荷載移動(dòng)速度以及橋梁動(dòng)力特性均相關(guān)，隨著車輛移動(dòng)速度的加快，與損傷無(wú)關(guān)的動(dòng)力效應(yīng)將會(huì)大量地加入到移動(dòng)荷載頻率成分中，導(dǎo)致難以利用其準(zhǔn)確識(shí)別損傷。控制檢測(cè)車使其在橋上緩慢移動(dòng)，雖可有效減少動(dòng)力效應(yīng)，卻大幅延長(zhǎng)了檢測(cè)過(guò)程所需封閉交通的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種橋梁損傷定位方法及其定量方法，旨在從移動(dòng)荷載引起的動(dòng)響應(yīng)中提取準(zhǔn)靜態(tài)成分，從而規(guī)避荷載移動(dòng)速度對(duì)損傷識(shí)別的不利影響；并利用準(zhǔn)靜態(tài)成分更好地實(shí)現(xiàn)損傷定位和定量。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：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(dòng)荷載下橋梁動(dòng)撓度響應(yīng)中每一時(shí)刻t的移動(dòng)荷載頻率成分u_m(t)；

步驟S2，在移動(dòng)荷載下橋梁動(dòng)撓度響應(yīng)中，獲取無(wú)損橋梁移動(dòng)荷載頻率成分與有損橋梁移動(dòng)荷載頻率成分之間的變化量并對(duì)其利用滑動(dòng)平均濾波提取準(zhǔn)靜態(tài)成分改變量Δu′(t)；