[发明专利]一种基于冲击振动的桥梁检测评估方法与设备

权利要求书

1.一种基于冲击振动的桥梁检测评估方法，其特征在于：包括基于无参考点分块冲击的桥梁反分析的步骤与基于逐级冲击加载的桥梁正分析的步骤；

其中，基于无参考点分块冲击的桥梁反分析的步骤通过无参考点分块冲击测试与分析获得桥梁整体柔度用于快速排查出公路网中承载能力严重不足的中小型桥梁，具体步骤为：首先对桥梁进行无参考点分块冲击测试，然后采用基于无参考点分块冲击的整体结构柔度识别方法，得到整体结构的柔度矩阵，通过该矩阵预测桥梁挠度，之后将挠度预测值与理论计算值进行比较即实现桥梁安全排查；

基于逐级冲击加载的桥梁正分析的步骤通过逐级冲击下桥梁的动静挠度对应关系进一步确定桥梁的真实静挠度用于评估通过反分析排查的安全状况较好桥梁的实际承载能力；具体步骤为：选取最大冲击荷载，对冲击荷载的施加进行分级，测量冲击荷载作用下各位移测点的最大动挠度以及位移测点的残余挠度，最后根据最大动挠度与静挠度的对应关系，推得桥梁在计算静载作用下位移测点的真实静挠度，通过位移测点的真实静挠度与残余挠度并结合裂缝与基础变位情况进行桥梁承载能力评定。

2.根据权利要求1所述的基于冲击振动的桥梁检测评估方法，其特征在于：所述基于无参考点分块冲击的桥梁反分析的步骤中采用无参考点分块冲击测试，具体为：将桥梁整体结构分成若干子块，其中不同子块的冲击点与测点位置选取相互独立，之后对每个子块的冲击点进行逐点冲击，同时采集各子块冲击力时程数据与测点的加速度时程数据。

3.根据权利要求1所述的基于冲击振动的桥梁检测评估方法，其特征在于：所述基于无参考点分块冲击的桥梁反分析的步骤中采用基于无参考点分块冲击的整体结构柔度识别方法，具体为：子块频响函数估计，子块模态参数识别，子块模态振型缩放调整，子块模态振型方向判别，整体结构柔度矩阵计算。

4.根据权利要求3所述的基于冲击振动的桥梁检测评估方法，其特征在于：所述的基于无参考点分块冲击的整体结构柔度识别方法中，在子块模态振型缩放调整时，以子块S₁的模态振型缩放程度为标准进行所有子块模态振型的缩放调整，采用的公式为：

式中：分别为子块S_k在模态振型缩放调整前后的第r阶模态振型，为子块S_k在模态振型缩放调整前的第r阶模态振型缩放系数，为子块S₁的第r阶模态振型缩放系数，为子块S_k的第r阶模态振型方向系数(或)；之后将缩放调整后所有子块S₁，S₂，···，S_k，···，S_n的模态振型集成为桥梁整体结构模态振型，采用的公式为：

$\begin{array}{c}\left\{{\widetilde{\mathrm{\φ}}}_r\right\}={\left(\begin{array}{cccccc}{\left\{{\widetilde{\mathrm{\φ}}}_r^{S_1}\right\}}^T& {\left\{{\widetilde{\mathrm{\φ}}}_r^{S_2}\right\}}^T& \mathrm{...}& {\left\{{\widetilde{\mathrm{\φ}}}_r^{S_k}\right\}}^T& \mathrm{...}& {\left\{{\widetilde{\mathrm{\φ}}}_r^{S_n}\right\}}^T\end{array}\right)}^T\\ ={\left(\begin{array}{cccccc}{\left\{{\mathrm{\φ}}_r^{S_1}\right\}}^T& {\mathrm{\η}}_r^{S_2}\sqrt{\frac{Q_r^{S_2}}{Q_r^{S_1}}}{\left\{{\mathrm{\φ}}_r^{S_2}\right\}}^T& \mathrm{...}& {\mathrm{\η}}_r^{S_k}\sqrt{\frac{Q_r^{S_k}}{Q_r^{S_1}}}{\left\{{\mathrm{\φ}}_r^{S_k}\right\}}^T& \mathrm{...}& {\mathrm{\η}}_r^{S_n}\sqrt{\frac{Q_r^{S_n}}{Q_r^{S_1}}}{\left\{{\mathrm{\φ}}_r^{S_n}\right\}}^T\end{array}\right)}^T\end{array}$

式中：为按子块S₁的模态振型缩放程度确定的桥梁整体结构第r阶模态振型。