[发明专利]波浪和顶部集中荷载都未知时桥墩物理参数识别法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁墩柱（简称“桥墩”）的物理参数识别，尤其涉及一种波浪荷载和顶部集中荷载都未知时的桥墩物理参数识别方法及装置。

背景技术

跨江、跨海大桥在服役过程中，桥墩在荷载和环境因素的共同作用下性能会逐步退化，虽然退化过程缓慢，但最后造成结构的损坏却有高度的随机性和不可预见性，给安全预警带来相当大的困难，因此检测服役中桥墩的现状，判断桥墩的健康状况以及对桥墩的维护这三者缺一不可。

在对桥墩的健康检测中，主要是通过对桥墩的物理参数进行识别，进而根据识别到的物理参数判断桥墩的健康状况，但是现有的物理参数识别方法通常建立在输入信息完备性的假定基础上，其并不适用于跨江、跨海桥梁结构，这是因为在实际检测中，通常以环境激励作为振动荷载，但这些振动荷载的作用位置并不明确，存在测量上的困难，因此输入信息的完备性难以保证，因此,如何在输入信息不完备或未知的条件下识别桥墩的物理结构参数，是目前的难点之一。

目前，已有学者就桥墩忽略水面以上部分的水平荷载作用，只受到波浪荷载作用下的输入信息部分未知的物理参数识别进行了研究，并取得了一定的成果，但是，桥墩除了承受波浪力的作用外，往往还要承受漂浮物、船只或石块等异物的撞击，因此对外力撞击下的物理参数识别的研究十分有必要，并且桥梁墩柱在受到波浪激励时，若只考虑惯性力的作用，则桥梁墩柱上各质点受到的波浪力作用时程是时域相关的，因此，桥梁墩柱受波浪激励的模型可以简化为一个典型的在未知顶部集中荷载和未知相邻波浪荷载作用下的多自由度悬臂结构模型，该模型受到的波浪力时程是完全时域相关的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种波浪和顶部集中荷载都未知时桥墩物理参数识别方法及装置，具有识别精度高、误差小等优点。

本发明提供的一种波浪和顶部集中荷载都未知时桥墩物理参数识别方法，包括：

步骤1，采集桥墩中N个质点在外部激励下的结构响应；

步骤2，随机生成一个桥墩物理参数的初值

步骤3，将步骤2生成的初值代入式：Hθ=P，计算得到其中H为响应矩阵，θ为待识别的桥墩物理参数矩阵，P为输入向量；

步骤4，根据得到f₁(t)，α₂f₁(t)，……，α_n-1f₁(t)，进而得到N-1个f₁(t)；

步骤5，采用统计平均的方法对N-1个f₁(t)进行处理，得到

步骤6，采用对进行修正，得到修正后的

步骤7，根据修正后的利用式：计算桥墩物理参数估计值

步骤8，判断和是否满足收敛条件；

步骤9，当步骤8的判断结果为否时，将作为桥墩物理参数的初值返回执行步骤3至步骤8，直至收敛；

步骤10，当步骤8的判断结果为是时，将作为识别出的桥墩物理参数输出。

进一步，θ=[c₁ c₂ c₃ … c_n-1 k₁ k₂ k₃ … k_n-1]^T，