[發明專利]基于車橋耦合的橋梁阻尼比識別方法

有效

• 申請號: 202010678822.0
• 申請日: 2020-07-15
• 公開（公告）號: CN111781001B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 陽洋;沈小俊;唐鈺昇;袁愛鵬;周武召;李衛東;徐潤琴;李鐵軍
• 申請（專利權）人: 重慶市交通規劃和技術發展中心（重慶市交通工程造價站）;重慶大學;重慶市交通工程質量檢測有限公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G06F30/23;G06F111/10
• 代理公司: 重慶項乾光宇專利代理事務所(普通合伙) 50244
• 代理人: 侯玉花

本發明屬于建筑結構損傷識別技術領域，具體涉及基于車橋耦合的橋梁阻尼比識別方法，包括以下步驟：步驟一、利用移動的測試車按一定采樣頻率采集橋梁各點的加速度響應信號；步驟二、通過帶通濾波器對步驟一的加速度響應信號進行濾波處理，獲取橋梁一階頻率的加速度響應；步驟三、假定一阻尼比，橋梁原頻率ω₁已知，則可獲得指數函數的數值，然后將步驟二濾波后的加速度響應除以該指數函數，即可獲得無阻尼橋梁濾波后的加速度響應；步驟四、通過短時頻域分解法獲取步驟三處理后信號的模態，通過辨別模態的最大值是否處在模態中點從而判斷該假定阻尼比是否為真實阻尼比。本發明與現有技術相比，橋梁阻尼比的識別結果較好，便于操作。

技術領域

本發明屬于建筑結構損傷識別技術領域，具體涉及基于車橋耦合的橋梁阻尼比識別方法。

背景技術

橋梁作為國民交通工程的重要組成部分，對我國的社會經濟發展起到至關重要的作用。如果橋梁由于某種原因意外失效，可能會造成財產損失甚至重大人員傷亡。因此從結構安全的角度了解橋梁的損傷特性便顯得尤為重要，現階段的橋梁健康監測方法是將傳感器直接布置在待測橋梁上以獲取橋梁參數，稱之為直接測量法，但該方法存在傳感器在持續測量中易老化損壞，同時耗時耗力、阻礙交通、成本高等大量不利因素。

基于直接測試的不足，楊永斌等于2004年提出的移動智能橋梁檢測法，即測試車輛在橋梁上運行，基于測試車輛上傳感器采集的信號處理，識別橋梁參數直至識別損傷的間接量測思想應運而出。之后各國學者前赴后繼，將該方法應用于橋梁頻率、模態、和阻尼等參數識別，并最終識別橋梁損傷。Yang等人基于車橋耦合的研究基礎提取橋梁最基本的參數—頻率。該團隊引入經驗模態分解(EDM)，生成固有模態函數(IMFs)，最后對其進行快速傅里葉變換(FFT)成功識別頻率、然后通過引入奇異譜分析帶通濾波等改進頻率識別效果，同時基于粗糙度對識別效果的不利影響和移動智能車測量法的特征，yang等人提出了利用兩輛測試車兩次通過同一路面，再進行信號相減而降低路面粗糙度的影響，此外該研究團隊提出利用車橋接觸點信號提取橋梁頻率，結果表明接觸點響應能夠更好地提取橋頻。此后研究者開始嘗試識別橋梁的另外一個參數—模態。2014年yang教授團隊通過車體響應經過希爾伯特變換(HT)構造瞬時振幅從而成功提取橋梁模態，同年Obrien和Malekjafarian基于車橋耦合系統有限元模擬，結合奇異值分解和短時頻域分解的概念從局部到整體分段、分步構造了橋梁模態，Li和Au等人改進了Yang等提出的模態識別方法，通過在車體上施加激勵以增大橋梁響應，提高抗噪性，從而改進模態識別效果。橋梁阻尼--橋梁健康監測中的另一個重要參數，許多研究指出，阻尼可能對橋梁損傷更敏感。Obrien和coworkers提出了一種利用檢測車－拖車車輛系統檢測橋梁阻尼變化的方法。該方法需要大量重復的模擬，同時缺乏清晰的理論基礎。Gonzalez等提出了雙自由度檢測車的車體響應識別橋梁阻尼的六步算法，采用迭代法對橋梁阻尼進行了較為準確的識別。張斌等通過安裝于兩軸移動試驗車輛上的加速度傳感器和位移傳感器所測信號獲取接觸點信號，用于識別橋梁阻尼比，但缺乏實驗驗證。

以上內容講述了橋梁各參數的識別過程，然而阻尼比的識別方法尚不成熟。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足之處，本發明提供了基于車橋耦合的橋梁阻尼比識別方法，識別結果較好，便于操作。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

基于車橋耦合的橋梁阻尼比識別方法，包括以下步驟：

步驟一、利用移動的測試車按一定采樣頻率采集橋梁各點的加速度響應信號；

步驟二、通過帶通濾波器對步驟一的加速度響應信號進行濾波處理，獲取橋梁一階頻率的加速度響應；

步驟三、假定一阻尼比，橋梁原頻率ω₁已知，則可獲得指數函數的數值，然后將步驟二濾波后的加速度響應除以該指數函數，即可獲得無阻尼橋梁濾波后的加速度響應；