[發明專利]一種基于車橋接觸響應的曲線橋梁模態振型識別方法

在審

• 申請號: 202310363638.0
• 申請日: 2023-04-06
• 公開（公告）號: CN116481750A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 楊永斌;劉玉紅;徐昊;楊德乘
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M5/00;G06F17/11;G06F17/14;G06F7/548
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發明屬于橋梁健康監測檢測技術領域，提出了一種基于車橋接觸響應的曲線橋梁模態振型識別方法，包括數據的采集與處理，移動車?曲線橋接觸響應的反算，構造出曲線橋梁模態振型，通過識別模態振型從而可應用于橋梁健康狀態評估。本發明方法填補了基于移動車?曲線橋接觸響應的適用于曲線橋梁模態振型識別技術方法的空白；能夠高效識別曲線橋梁豎向和徑向模態振型，并消除車體自身豎向、搖擺和側向響應對橋梁模態振型識別的影響，對于橋梁健康檢測有重要意義。

技術領域

本發明屬于橋梁健康監測檢測技術領域，具體涉及一種基于移動車-曲線橋接觸響應的曲線橋梁豎向和徑向模態振型識別方法。

背景技術

橋梁作為打破天然或人工地理隔閡的重要建筑物，對人們的交通、交流，城市的經濟發展具有重要意義。然而，橋梁在服役期間會不可避免的受到車輛荷載、環境侵蝕等各種作用，其健康問題一直是人們關注的重點。2021年末，我國公路橋梁達到96.11萬座，7380.21萬延米，對于我國近百萬座橋梁而言，發展快速、高效的橋梁健康檢測技術是保障橋梁安全運營的重要手段。

為了檢測橋梁的健康狀況，基于橋梁振動的方法被廣泛應用。傳統的監測檢測方法是將大量振動傳感采集設備直接安裝在橋梁上，從而實現對橋梁振動響應的連續采集。然而，因高額的安裝和維護成本，此類方法通常限用于大跨、特大跨橋梁以及特殊橋梁結構的健康監測檢測。對于我國數量占比達90％以上的中小跨徑橋梁而言，亟待研究一種經濟、高效的橋梁健康監測檢測技術。

當車輛通過橋梁時，移動車輛和橋梁形成一個耦合系統，在此系統內部，移動車輛作用使橋梁產生振動，同時，橋梁也將其自身的振動傳遞給移動車輛。基于此特性，基于移動車輛響應獲取橋梁振動數據的橋梁健康檢測方法得到廣泛關注。該方法在移動車輛上布置少量的傳感器，具有機動、經濟、通用等特點。

另外，目前的技術研究集中于直線橋梁，對于直線橋梁而言，橋梁的豎向響應可反映橋梁的健康狀況。對于基于移動車-曲線橋接觸響應的曲線橋梁模態振型識別技術方法處于空白狀態。對于曲線橋梁而言，橋梁豎向和徑向(水平)模態振型均可反映橋梁的健康狀況。如何有效識別曲線橋梁豎向和徑向模態振型，并消除車體自身豎向和側向(水平)響應對橋梁模態振型識別的影響，對于橋梁健康檢測有重要意義。

發明內容

在本領域頻率作為重要的模態參數，是評估橋梁健康狀態的重要指標之一。中國發明專利申請“基于移動車輛響應的曲線橋豎向和徑向模態參數識別方法”(申請號為CN202310076351X)，將車輛視為質量塊M來設計模型，在數據采集階段通過設置加速度傳感器采集到車體豎向振動響應和側向振動響應，在數據處理階段通過消除車體中車體豎向頻率和側向頻率的干擾，以實現橋梁頻率識別可見性，如此可應用于橋梁健康狀態評估。由于處于前沿初期的研究，中國發明專利申請“基于移動車輛響應的曲線橋豎向和徑向模態參數識別方法”(申請號為CN202310076351X)僅將模型視為質量塊，尚未考慮搖擺動態參數特性。

在本領域模態振型為另一重要的模態參數，也是評估橋梁健康狀態的重要指標之一。

本發明所要解決的技術問題在于針對現有技術中的不足，提供一種基于移動車-曲線橋接觸響應的曲線橋梁豎向和徑向模態振型識別方法，該發明應用方法構思所體現出的智慧和策略為：

(1)綜合考慮車體的豎向、搖擺和側向動態參數，將車體當作鋼軸，模型趨于完善，使模型更符合日常車輛的運動狀態。在車體車軸上靠近左右車輪處和車軸中心處分別安裝用于采集豎向和側向振動數據的傳感器，依此計算車體的豎向、搖擺和側向響應，基于豎向和水平方向的車橋耦合作用，從車體響應中間接識別曲線橋梁豎向和徑向模態參數。

(2)基于車體的豎向、搖擺和側向響應，建立移動車-曲線橋接觸響應反算方法，從而消除車體豎向、搖擺和側向自振對識別曲線橋梁模態參數的影響，增強曲線橋梁豎向和徑向模態參數識別效果。