[發明專利]一種基于變間距柵格的索力自動識別方法

有效

• 申請號: 202010829910.6
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN112100713B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 宋曉東;熊文;吳閱
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06K9/00;G06F119/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 肖鵬

本發明公開了一種基于變間距柵格的索力自動識別方法,首先根據拉索測試獲得的加速度時程進行快速傅里葉變換分析，獲得其頻譜圖和最高峰值頻率；然后通過沿橫坐標方向延伸的一行柵格將頻譜圖劃分為多個等間距的子區間，確定初始柵格間距和無效柵格比例限值；并根據無效柵格比例限值動態調整柵格間距，通過循環判定尋找合理的柵格間距；在各子區間中搜索各峰值并計算基準頻率，計算獲得拉索索力；最后通過數據清洗和荷載效應剔除獲得恒載作用下的索力特征值。本發明自動實現快速、準確獲得斜拉索的基準頻率和索力值，并剔除活載和溫度效應獲得恒載索力特征值，實現海量監測數據的自動處理與判定，為纜索承重橋梁的服役狀態智能評估提供理論依據。

技術領域

本發明涉及交通技術領域，具體涉及一種基于變間距柵格的索力自動識別方法。

背景技術

拉索將主梁的荷載傳遞到主塔，是斜拉橋的關鍵構件之一，在橋梁施工過程中，拉索索力大小的準確控制是確保橋梁成橋線性的重要前提之一；在橋梁運營過程中，拉索索力的波動大小也直接反應了橋梁的結構受力性能和服役性能。因此，在斜拉橋的建設、管理和養護全壽命周期中，拉索索力的準確識別顯得尤為重要。基于拉索加速度識別基準頻率的振動測試法是一種傳統的索力識別方法，被廣泛應用與橋梁檢測和健康監測體系中。但是，在索力識別時傳統多采用人工方法識別基準頻率，自動化識別程度低，對于海量監測數據，索力識別不夠高效，同時容易受測試噪聲信號和人為經驗判定等因素影響。此外，由原始振動信號識別的拉索索力，除了恒載效應的索力外，還包括了溫度、車輛活載等可變效應的影響，波動的索力監測結果無法直接用于判別結構的整體受力狀態與變化趨勢。因此，亟需發展一種高效的自動化索力識別方法，快速識別拉索索力并提取恒載特征值，為大跨徑斜拉橋的服役狀態評估提供技術支撐。

發明內容

發明目的：本發明提出一種基于變間距柵格的索力自動識別方法，自動實現快速、準確獲得斜拉索的基準頻率和索力值，并剔除活載和溫度效應獲得恒載索力特征值，實現海量監測數據的自動處理與判定，為纜索承重橋梁的服役狀態智能評估提供理論依據。

技術方案：本發明提出一種基于變間距柵格的索力自動識別方法，包括以下步驟：

S1、測試獲得拉索的振動加速度時程曲線，通過頻譜分析獲得加速度的頻譜圖，所述頻譜圖的橫坐標為頻率，縱坐標為幅值；并選取獲得頻譜圖中的最大幅值所對應的頻率f_m；

S2、選取頻譜圖中的所有有效尖峰；所述有效尖峰的幅值為f，則f/f_m≥β,其中β為預設幅值系數，且β＜1；

S3、通過沿橫坐標方向延伸的一行柵格將頻譜圖劃分為多個等間距的子區間；

S4、選取可用子區間；所述可用子區間至少包含一個有效尖峰；

S5、選取有效子區間；所述可用子區間內幅值最大的峰點至任意一個子區間橫向邊界的距離為s，則當γd≤s≤(1-γ)d時，該可用子區間為有效子區間；其中d為柵格間距，γ為預設子區間系數，且γ≤0.5；

S6、當有效子區間與可用子區間的比值小于α，其中α為預設柵格系數，則更新柵格間距并返回步驟S3；并由此循環直至有效子區間與可用子區間的比例大于α，得到有效柵格；

S7、根據步驟S1確定柵格間距后，在各有效子區間中搜索最大值及其對應頻率，按從小到大順序存入列向量f_n，并計算拉索基準頻率f：

f＝mean(diff(f_n))

式中diff為對向量的差分運算；mean為對向量各元素取平均值的運算；

S8、考慮拉索抗彎剛度與垂度效應并計算索力T：

式中m為單位長度的質量，l為拉索弦長，EA為拉索抗拉剛度，其中H為索力T的弦向分量，