[发明专利]一种基于迭代法的准静态桥梁影响线识别方法

说明书

本发明属于结构安全性检测技术领域，公开了一种基于迭代法的准静态桥梁影响线识别方法，步骤如下：(1)建立影响线的数学模型；(2)利用吉洪诺夫正则化法优化影响线识别方程。(3)采用LSQR方法对影响线进行识别。本发明利用了匀速过桥的加载车辆与其引起的桥梁响应的实测信息，利用LSQR法求解影响线识别方程，可以大幅度地提高影响线识别的效率。同时该方法具备更强的适用性，针对多种不同的测试情况进行识别，均具有良好的效果，因而具备后续工程应用的良好潜力。

技术领域

本发明属于结构安全性检测技术领域，具体涉及一种基于迭代法的准静态桥梁影响线识别方法。

背景技术

在最近三十年，中国建设了许多大型工程结构，经历了长时间的服役，这些结构的情况如何？这是个亟待解决的问题。大跨桥梁是许多交通系统的重点工程，大跨桥梁的服役状况也越来越受到关注。尤其是近些年随着经济的发展，大桥的交通量也不断提升，实时的了解桥梁的信息变成了一个极为重要的研究领域。桥梁影响线是单位荷载通过桥梁时桥梁某一特定位置的响应曲线，作为桥梁的一种静力特征，影响线包含了大量的结构信息，也有许多重要应用。桥梁动态称重系统(B-WIM)利用桥梁的响应信息和影响线来确定重载汽车的轴重。现代的商用B-WIM系统算法都基于Fred Moses的算法，这个算法利用结构的响应正比于影响线与轴重的乘积这一性质来识别轴重。Fred Moses的算法利用桥梁影响线的解析解来反演轴重。然而，影响线的解析解很难与实际影响线吻合，所以使用影响线的解析解会影响B-WIM系统的精度。如何准确的从实测数据中识别影响线也成为了B-WIM系统的重点问题。影响线也在结构损伤识别中有重大应用。在过去大多数的桥梁损伤识别方法都基于桥梁的动态性质，这种方法虽然已经有了许多成功的应用，但是仍然存在着一些缺点。桥梁动动态特征作为一种整体性质，很难准确的对损伤进行定位，而且桥梁的动态性质很容易受到环境因素的影响。信息影响线作为一种桥梁的静态特征，可以直接反应桥梁的刚度和柔度信息。除此之外，影响线还包含了桥梁的位置信息，可以通过桥梁影响线的变化对损伤进行定位。

影响线可以加载车辆激励起的桥梁响应数据求得。OBerin最先提出了一种矩阵法来从实测数据中识别影响线。这种方法建立了一种和列车信息相关的矩阵，通过对矩阵求逆来识别桥梁影响线。Sio-Song leng采用极大似然估计方法推导出了一种影响线识别公式，这种方法可以同时考虑多个加载车辆的作用，从而给出了一种更加准确的影响线估计。Chen首先采用了正则化方法对识别得到的影响线不符合物理意义的波动进行了消除。认识到桥梁响应可以表示成影响线和列车信息函数的卷积，通过快速傅立叶变化解卷积的方法识别影响线。这种方法能够大大提高影响线识别的效率，并且在识别精度上也有一定的保障。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于迭代法的准静态桥梁影响线识别方法。

本发明的技术方案：

一种基于迭代法的准静态桥梁影响线识别方法，步骤如下：

步骤1.构造影响线识别的数学模型

(1.1)定义加载车辆各轴轴重为W_i，各轴距前轴的轴距为D_i；当加载车辆过桥，布置在桥梁中的传感器产生一系列响应R(k)；如果各轴对响应的贡献相互独立，对于每一个采样点k，由加载车辆造成的响应表示为：

其中，N代表加载车辆车轴的个数，代表第i个车轴所对应的影响系数，C_i代表从第一轴到第i轴之间间隔的采样点数；

C_i由如下表达式表示：

其中，f为传感器的采样频率，v为加载车辆的速度；

(1.2)由传感器测得的响应和离散的影响线的影响系数由如下影响线识别方程表示：

R＝TI