[发明专利]桥梁地震荷载的快速识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁地震作用的快速识别方法，属于桥梁健康监测领域。

背景技术

桥梁健康监测通过实时监测的方法对桥梁结构状况进行监控与评估，提供有关桥梁结构行为和环境规律的最真实是信息，为桥梁在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况异常严重时发出预警信号，为桥梁的维护维修和管理决策提供依据与指导。我们需要根据采集来的数据信息和现有技术，来判断桥梁结构在某一时间段内受到何种荷载，从而为准确评估桥梁运行状况及后续维护管理提供依据。桥梁结构所受的极端荷载主要有：地震、船撞、强风、暴雨。目前，强风和暴雨作用，目前都有较好的方法可以识别，风荷载通常由风速仪测得，暴雨通过雨流计即可测得。但地震作用作为桥梁结构所受最主要的极端荷载作用之一，却无法识别出来，尤其是它和船撞作用的时程曲线十分相似。因此，对采集到的实时监测数据进行分析，快速识别出桥梁地震作用响应，及时了解桥梁结构的实际受力情况，为进一步的设计维护提供依据，具有十分重要的意义。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种桥梁地震作用的快速识别方法，以准确快速地识别出桥梁地震作用。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的桥梁地震荷载的快速识别方法，包括如下步骤：

步骤10)采集桥梁加速度监测数据；

步骤20)利用平稳性检验的方法选择可能存在地震作用的区段；

步骤30)绘制加速度时程包络线；

步骤40)根据加速度包络图特点识别出地震作用。

具体地，所述步骤10)的采集方法为将加速度传感器配接到桥梁健康监测系统中，然后利用这些传感器对测点的加速度值进行采集，采样频率为20Hz，传感器将获取的信息传递到采集系统中，形成样本，样本包含不同时刻对应的加速度值；

所述步骤10)中所采集的数据包括桥梁索塔塔顶横桥向加速度、索塔塔顶纵桥向加速度、主梁桁架间顶板垂向加速度、主梁桁架间顶板横桥向加速度、上游侧拉索加速度和下游侧拉索加速度。

具体地，所述步骤20)的选择方法是将待分析数据分为n小组，n根据总数据点的个数来定，每100个数据分成一组，则(符号表示对符号内的值向下取整)，分别取每一小组内加速度最大值，按时间次序记为b₁，b₂，b₃，...，b_n-1，b_n；

在进行平稳性分析前，将n个加速度进行初始值归零，即将所有n个值减去b₁，得到b₁′，b₂′，b₃′，…，b_n-1′，b_n′，b₁′＝b₁-b₁＝0，b₂′＝b₂-b₁，b₃′＝b₃-b₁，…，b_n-1′＝b_n-1-b₁，b_n′＝b_n-b₁；将初始值归零后的b₁′，b₂′，b₃′，…，b_n-1′，b_n′这n个值划分为m份，m也是视数据点数而定的，可取，m取整数；对每份加速度值进行0.05置信水平上的平稳性检验，若m份数据段检验出的结果都是平稳的，则肯定不存在地震作用，若检验出的结果存在非平稳的数据段，则可能存在地震作用；记非平稳数据段开始时刻为t₁，结束时刻为t₂，要求[t₁，t₂]时间段内只能包含一个或几个连续的非平稳数据段，不包含有平稳数据段，则[t₁，t₂]为地震作用可能发生的时间段。

具体地，所述加速度时程包络线是将数据分成n组后，将每组的最大值点b₁，b₂，b₃，…，b_n-1，b_n连成一条曲线，形成整个待分析数据的时程包络线，将整体时程包络线落在[t₁，t₂]时间段内的包络线作为地震作用可能发生时间段内的时程包络线图。