[发明专利]一种基于车桥耦合系统的桥梁损伤诊断方法

权利要求书

1.一种基于车桥耦合系统的桥梁损伤诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.两辆检测车分别从桥梁不同位置出发向1#桥台方向通过桥梁，信号采集子系统同步采集小车各次通过桥梁过程中的竖向加速度响应；

b.两辆检测车分别从桥梁不同位置出发向向0#桥台方向通过桥梁，信号采集子系统同步采集小车各次通过桥梁过程中的竖向加速度响应；

c.利用步骤a与步骤b所测得小车竖向加速度响应，分别对时间t作二次积分处理，获得对应小车近似的竖向位移响应；

d.利用步骤c所获得小车近似的竖向位移响应，将两辆检测车对应位移信号相减，获得处理后小车近似的竖向位移响应，消除了路面粗糙度的影响；

e.利用步骤d所获得处理后小车近似的竖向位移响应，对时间t作二次微分处理，获得对应处理后小车竖向加速度响应；

f.利用已提前得知的待测桥梁模态阻尼比，分别按检测车采集信号的采样频率计算每一采样时间桥梁阻尼比影响下信号衰减系数；

g.利用步骤e所获得处理后小车竖向加速度响应除以步骤f计算所得每一时间对应的信号衰减系数进行信号还原处理，获得处理后小车竖向加速度响应，消除了桥梁阻尼比的影响；

h.利用步骤g所获得处理后小车竖向加速度响应，通过Matlab带通滤波器滤去除所需桥梁频率信号外其余干扰信号，获得滤波后小车竖向加速度响应，仅包含所需桥梁频段信号；

i.利用步骤h所获得处理后小车竖向加速度响应，加窗作短时傅里叶变化，变时域信号为频域信号，提取每一窗频域信号中桥梁频率对应幅值开根号作比，计算所需桥梁各阶模态；或可对所获得处理后加速度信号作希尔伯特转换作瞬时振幅，提取瞬时振幅包络线求得所需桥梁各阶模态；

j.利用步骤i所获得桥梁各位置点各阶模态，利用改进的直接刚度法，计算出桥梁各位置点刚度。并可向桥梁两端外作数据延拓，利用延拓所得数值重新计算边单元对应节点的曲率，重新计算对应节点刚度，可有效提高刚度反演精度。

2.根据权利要求1所述的一种基于车桥耦合系统的桥梁损伤诊断方法，其特征在于，所采用的两辆检测车车辆频率相同，但检测车质量不同，需保证两车车体质量，车体竖向刚度以及车辆阻尼的比值相同。

3.根据权利要求1所述的一种基于车桥耦合系统的桥梁损伤诊断方法，其特征在于，检测车分别桥梁不同位置向1#桥台方向通过桥梁,再分别从桥梁不同位置向0#桥台方向通过桥梁。

4.根据权利要求1所述的一种基于车桥耦合系统的桥梁损伤诊断方法，其特征在于，消除路面粗糙度影响处理具体如下：对所获得加速度信号分别对时间t进行二次积分获得对应的位移信号，将两辆检测车对应位移信号相减，可以消除路面粗糙度影响，再对处理后所获得位移信号对时间t作二次微分处理，获得处理后加速度信号。

5.根据权利要求4所述的一种基于车桥耦合系统的桥梁损伤诊断方法，其特征在于，消除桥梁阻尼比影响处理具体如下：

利用常规手段提前测得的待测桥梁某阶模态阻尼比大小，分别按检测车采集信号的采样频率计算每一采样时间的阻尼比影响下信号衰减系数；

对所获得处理后加速度信号除以相对应的阻尼比影响下信号衰减系数，起到信号还原消除桥梁阻尼比的影响。

6.根据权利要求5所述的一种基于车桥耦合系统的桥梁损伤诊断方法，其特征在于，滤波处理具体如下：

对处理后加速度信号，利用Matlab带通滤波器滤去除所需桥梁频率信号外其余干扰信号，仅保留所需桥梁频率及邻近范围内信号。

7.根据权利要求6所述的一种基于车桥耦合系统的桥梁损伤诊断方法，其特征在于，计算所需桥梁各阶模态方法具体如下：

可对所获得处理后加速度信号加窗作短时傅里叶变化，将时域信号转变为频域信号，提取每一窗所需桥梁频率对应幅值后开根号作对比，从而获得所需桥梁各阶模态；

或可对所获得处理后加速度信号作希尔伯特转换作瞬时振幅，提取瞬时振幅包络线求得所需桥梁各阶模态。

8.根据权利要求7所述的一种基于车桥耦合系统的桥梁损伤诊断方法，其特征在于，进行桥梁刚度反演的方法具体如下：

利用所获得的桥梁各阶模态，采用改进的直接刚度法，计算桥梁各位置点刚度；

向桥梁两端外作数据延拓，利用延拓所得数值重新计算边单元对应节点的曲率，重新计算对应节点刚度，可有效提高刚度反演精度。

9.根据权利要求8所述的一种基于车桥耦合系统的桥梁损伤诊断方法，其特征在于，基于最后获得的桥梁刚度反演结果，也可进一步获取任意荷载下的桥梁挠度，综合评估桥梁的损伤情况。