[發明專利]一種北斗模式斜拉橋索力損傷識別方法及相關設備

有效

• 申請號: 202110563328.4
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113030240B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 高軍;鐘繼衛;林曉;王波;高峰;王翔;羅輝;汪正興;張遠征;荊國強;紀常永;肖龍;王輝麟;李力;王正一;戴青年;錢康;高宇馨
• 申請（專利權）人: 中鐵大橋科學研究院有限公司;武九鐵路客運專線湖北有限責任公司
• 主分類號: G01N27/82
• 分類號: G01N27/82;G01S19/42
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 房德權

1.一種北斗模式斜拉橋索力損傷識別方法，其特征在于，包括：

利用在斜拉橋拉索上勻速移動的磁場傳感器，測量在所述斜拉橋拉索的延伸方向上的磁感應強度梯度數據；

根據所述磁感應強度梯度數據判斷所述斜拉橋拉索是否存在索力損傷，如果存在所述索力損傷，確定索力損傷位置；

利用北斗衛星，基于斜拉橋建立三維坐標系，并獲取所述斜拉橋的動態三維坐標數據；

根據所述動態三維坐標數據，得到所述斜拉橋的三維形變數據；

在所述三維形變數據中分離出環境效應成分和車輛載荷成分；

去除所述三維形變數據中的所述環境效應成分和所述車輛載荷成分，得到斜拉橋本體成分；

如果存在所述索力損傷，將所述索力損傷位置標定在所述三維坐標系中；

分別判斷所述斜拉橋本體成分、所述環境效應成分和所述車輛載荷成分中是否存在異常值或者異常趨勢；

如果所述斜拉橋本體成分、所述環境效應成分和所述車輛載荷成分中的至少一者存在所述異常值或者所述異常趨勢，判斷所述異常值或者所述異常趨勢與所述索力損傷位置是否相關；

如果所述異常值或者所述異常趨勢與所述索力損傷位置相關，預測所述斜拉橋的安全使用期限。

2.根據權利要求1所述的北斗模式斜拉橋索力損傷識別方法，其特征在于，所述環境效應成分包括溫度效應成分，所述方法還包括：

利用所述北斗衛星和設置在所述斜拉橋上的溫度傳感器，獲取所述斜拉橋的動態三維溫度數據；

建立所述動態三維溫度數據和所述溫度效應成分之間的溫度多元線性動態時變模型，其中，按照下式表征所述溫度多元線性動態時變模型：

，

，

為斜拉橋主梁和橋塔的動態三維溫度數據，為斜拉橋主梁的溫度效應成分，為采樣時刻，為所述溫度效應成分與主梁靜形變的時不變線性影響參數，為在采樣時刻所述溫度效應成分與所述主梁靜形變的時變線性影響參數，為主梁靜形變的模型常數項，為轉置符號，為第根拉索在采樣時刻t對應的時變參數向量，為第根拉索對于主梁靜形變的時變線性影響參數，，為橋塔對應的拉索總數；

根據所述溫度多元線性動態時變模型中的參數，計算索力損傷等級，其中，按照下式計算所述索力損傷等級：

，

為的二范數，為t=1時的取值。

3.根據權利要求1所述的北斗模式斜拉橋索力損傷識別方法，其特征在于，所述環境效應成分包括風載荷成分，所述方法還包括：

利用所述北斗衛星和設置在所述斜拉橋上的風速傳感器，獲取所述斜拉橋的動態三維風速數據；

建立所述動態三維風速數據和所述風載荷成分之間的風載荷多元線性動態時變模型，其中，按照下式表征所述風載荷多元線性動態時變模型：

，

，

為斜拉橋主梁和橋塔的動態三維風速數據，為斜拉橋主梁的風載荷成分，為采樣時刻，為所述風載荷成分與主梁靜形變的時不變線性影響參數，為在采樣時刻所述風載荷成分與所述主梁靜形變的時變線性影響參數，為主梁靜形變的模型常數項，為轉置符號，為第根拉索在采樣時刻t對應的時變參數向量，為第根拉索對于主梁靜形變的時變線性影響參數，，為橋塔對應的拉索總數；

根據所述風載荷多元線性動態時變模型中的參數，計算索力損傷等級，其中，按照下式計算所述索力損傷等級：

，

為的二范數，為t=1時的取值。

4.根據權利要求2所述的北斗模式斜拉橋索力損傷識別方法，其特征在于，所述分別判斷所述斜拉橋本體成分、所述環境效應成分和所述車輛載荷成分中是否存在異常值或者異常趨勢的步驟，包括：

判斷所述索力損傷等級是否為損傷級別；

如果所述索力損傷等級為損傷級別，確定所述索力損傷等級對應的所述溫度效應成分的所述異常值。

5.根據權利要求3所述的北斗模式斜拉橋索力損傷識別方法，其特征在于，所述分別判斷所述斜拉橋本體成分、所述環境效應成分和所述車輛載荷成分中是否存在異常值或者異常趨勢的步驟，包括：

判斷所述索力損傷等級是否為損傷級別；

如果所述索力損傷等級為損傷級別，確定所述索力損傷等級對應的所述風載荷成分的所述異常值。