[发明专利]一种大跨桥梁损伤识别方法

权利要求书

1.一种基于温度应变的大跨桥梁损伤识别方法，其特征在于，步骤为：

1)根据桥梁的健康监测系统采集到的桥梁应变ε_m和温度T，利用总体经验模态分解技术得到温度载荷引起的温度应变ε_T；

2)利用温度应变ε_T识别桥梁的损伤；

所述步骤1)的具体步骤为：

11)在桥梁上布置n个传感器，通过健康监测系统采集到的桥梁的应变ε_m1,ε_m2,...ε_mi...ε_mn与温度T₁,T₂,...T_i...T_n，式中，ε_mi表示第i个传感器测得的应变；T_i表示第i个传感器测得的温度；

12)通过EEMD技术从实测应变ε_m1,ε_m2,...ε_mi...ε_mn中分离出温度应变ε_T1,ε_T2,...ε_Ti...ε_Tn；

13)根据温度应变ε_T1,ε_T2,...ε_Ti...ε_Tn计算梯度温度应变ε_Ty1,ε_Ty2,...ε_Tyi...ε_Tyn：

${\mathrm{\ϵ}}_{Tyi}=\frac{{\∫}_0^h{\mathrm{\αT}}_{yi}b\left(y\right)dy}{A}+\frac{{\∫}_0^h{\mathrm{\αT}}_{yi}b\left(y\right)ydy}{I}{y}_o$

式中，ε_Tyi表示第i个传感器的梯度温度应变，i＝1～n，α表示结构材料的热膨胀系数，T_yi表示第i个传感器位置的温度沿截面的非线性分布，b(y)截面宽度沿截面高度的变化，A表示截面面积，I表示截面惯性矩，y₀表示截面上一点到底板的距离；

所述步骤2)的具体步骤为：

21)利用截面上的温度分布求出温度梯度：T_y1,T_y2,...T_yi...T_yn；

22)对n个传感器的梯度温度应变ε_Ty1,ε_Ty2,...ε_Tyi...ε_Tyn进行归一化处理：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\ϵ}}}_{Tyi}=\frac{1}{A}+\frac{{\∫}_0^{h}ydy}{I}{y}_o$

式中，表示第i点归一化后的梯度温度应变；

23)建立n个传感器之间的欧氏距离矩阵：

式中，表示t₀内n个传感器之间的欧氏距离矩阵；t₀表示健康监测系统采集数据的时间；表示t_o时间内第i传感器与第j个传感器之间的欧氏距离：

$d_{ij}^{t_o}=\sqrt{{\Σ}_{k=1}^m{({\stackrel{\‾}{\mathrm{\ϵ}}}_{Tyi}-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\ϵ}}}_{Tyj})}^2}$

m表示t_o时间内传感器i与j采集到的数据长度，j＝1～n；

24)定义损伤指标DEDM，如果有损伤发生，那么欧氏距离差值矩阵将会有某行某列的值异常，从而判断为损伤位置；

$DEDM={\mathrm{EDM}}^{t_0}-{\mathrm{EDM}}^{t_1}$

其中，DEDM表示两个不同时间段下各个传感器欧氏距离矩阵的差值；表示经过t₁时间的数据采集后计算出新的欧氏距离矩阵。