[发明专利]移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法

说明书

本发明公开了一种移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法，包括以下步骤：选择长跨桥梁测点，量测该测点在移动荷载作用下的加速度响应信号；通过移动荷载的位移‑时间关系，将量测信号中的时间信息转化为长跨桥梁的空间位置信息；进行降噪处理，得到消除量测噪声和环境噪声的有效信号；进行平移不变小波包变换，得到尺度L下的子信号分量；根据多尺度分量计算得到多尺度积；根据多尺度积是否出现奇异峰来判断长跨桥梁损伤，出现奇异峰的位置就是损伤位置。本发明在单一测点下识别损伤特征的效果明显，可大幅降低长跨桥梁的损伤检测成本。

技术领域

本发明属于长跨桥梁损伤检测领域，具体涉及一种移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法。

背景技术

桥梁结构的广泛应用助力了城市道路交通的快速发展，但桥梁结构在实际复杂环境中运行不可避免发生损伤，早期局部损伤的演化累积会导致桥梁整体结构的倒塌破坏。基于此，近二十年来结构无损检测技术取得迅速进步，在及时发现结构早期损伤方面发挥了巨大作用，保障了重大桥梁结构的安全运行。

动力指纹法是桥梁结构损伤检测的主要方法，包括频率法、模态振型法、曲率模态法等。动力指纹法具有物理意义明确、易于量测、对损伤敏感等优点，可有效识别和定位桥梁结构损伤。但是，动力指纹法的损伤检测精度一定程度上依赖于传感器的数量和优化布置：大量的传感器可以获得结构损伤的精确定位，但大大增加结构损伤检测的时间成本和经济成本；较少的传感器可降低结构损伤检测的时间成本和经济成本，但损伤定位效果较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法，包括以下步骤：

步骤一、选择长跨桥梁测点，量测该测点在移动荷载作用下的加速度响应信号，记为x(t_k),k＝1,2,…,N，N为数据长度；

步骤二、通过移动荷载的位移-时间关系，将量测信号x(t)中的时间信息转化为长跨桥梁的空间位置信息，得到测点加速度的空间位置表示，记为x(φ_k)，k＝1,2,…,N；

步骤三、用Daubechies 4小波对x(φ)进行降噪处理，得到消除量测噪声和环境噪声的有效信号，记为s(φ_k),k＝1,2,…,N；

步骤四、对s(φ)进行平移不变小波包变换，得到尺度L下的子信号分量i＝1,2,…,M，M＝2^L,k＝1,2,…,N，M表示尺度L下子信号分量的数量；

步骤五、根据多尺度分量计算得到多尺度积T(φ)；

步骤六、根据T(φ)是否出现奇异峰来判断长跨桥梁损伤，出现奇异峰的位置判定为损伤位置。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明提供一种移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法，该方法应用平移不变小波包变换分析长跨桥梁在移动荷载作用下的加速度响应信号，进而通过多尺度积判断是否存在损伤并定位损伤；相比于传统方法，本方法在单一测点下识别损伤特征的效果明显，在大幅降低长跨桥梁的损伤检测的时间成本和经济成本的同时，获得精确的结构损伤定位；可与激光扫描测振仪等先进传感器配套使用，广泛应用于长跨桥梁的损伤检测。

附图说明

图1为本发明移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法流程图。

图2为本发明中桥梁中点在移动荷载下的加速度响应信号x(t)示意图。

图3为本发明中桥梁中点加速度响应信号去噪后的空间表示s(φ)示意图。

图4为本发明中平移不变小波包分解多尺度积T(φ)示意图。