[發明專利]一種基于動力指紋的橋面板損傷識別方法

有效

• 申請號: 202010053041.2
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111275676B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 施斌凱;曹茂森;王子健
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/48;G06T17/20;G06T3/00;G06F30/20
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明提供了一種基于動力指紋的橋面板損傷識別方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：獲取橋面板的位移振型；對位移振型進行分形分析；根據分形分析的結果識別損傷，本發明可用于橋面板各種點損傷，如凹坑，腐蝕，孔洞等的檢測，能檢測出損傷是否發生，并能精準定位損傷的位置。接利用位移傳感器采集到的位移數據作為損傷識別的原始數據，避免使用健康位移振型作參照，同時具有平滑數據抗噪的功能，具備了在噪聲環境下識別各種尺寸損傷的能力，特別適用于工程現場環境下橋面板的損傷檢測。

技術領域

本發明涉及損傷檢測領域，具體涉及一種基于動力指紋的橋面板損傷識別方法。

背景技術：

橋面板是直接參與承受車輪荷載作用的局部構件，經長期車輛移動荷載反復作用下，最容易產生疲勞損傷。同時，冬季的防凍劑和融雪劑也會對橋面板頂板產生腐蝕等損傷。上述損傷的產生和發展會危及橋梁的可靠性，準確地識別橋面是否損傷對整個橋梁結構的安全運營具有十分重要的意義。相比于傳統的損傷識別方法如電磁法、超聲波法、γ射線法等，基于動力指紋的橋面板損傷識別方法最大的優勢是可以直接利用環境作用如風振動、車輛移動荷載作為激勵源，通過相應的橋面板動力指紋響應進行實時損傷檢測。工程實際中動力傳感器采集的動力指紋大多是位移信號，利用相應的位移振型進行損傷識別的傳統分析方法如振型差法，振型導數法等分別存在如下的限制：一是需要提前知道健康橋面板的位移振型；二是振型導數對測量噪音很敏感。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于動力指紋的橋面板損傷識別方法，以解決現有技術中導致的上述多項缺陷。

一種基于動力指紋的橋面板損傷識別方法，所述方法包括如下步驟：

獲取橋面板的位移振型曲面；

對位移振型曲面進行分形分析；

根據分形分析的結果識別損傷。

進一步的，橋面板位移振型曲面的獲取方法包括如下步驟：

對橋面板待測區域進行網格化測點布置；

采集測點的位移時程信號和空間位置信息；

根據采集的測點位移時程信號及空間位置計算得到實測頻率響應矩陣；

利用實測頻率響應矩陣中每個元素的虛部峰值及相應的位置即可得到位移振型曲面。

進一步的，對位移振型曲面進行分形分析的方法包括如下步驟：

定義投影垂線盒維數；

指定滑窗尺寸，計算滑窗區域內位移振型曲面的投影垂線盒維數值；

利用滑窗掃描位移振型曲面，得到投影垂線盒維數曲面。

在本實施例中，根據分形分析的結果識別損傷的方法包括如下步驟：

當投影垂線盒維數值大于閾值時，則判定此處為損傷位置。

進一步的，利用滑窗掃描位移振型曲面，得到投影垂線盒維數曲面的方法包括如下步驟：

將滑窗沿著位移振型曲面的橫向或縱向位置進行移動；

獲取滑窗包圍區域內的位移振型曲面的投影垂線盒維數；

根據投影垂線盒維數值確定投影垂線盒維數曲面。

進一步的，投影垂線盒維數的獲取方法包括如下步驟：

考慮一個典型網格區域中的位移振型曲面，網格區域通過點(i，j)，(i+1，j)，(i,j+1)和(i+1，j+1)；

選取其中三點所在的面作為基準面：