[发明专利]一种基于车辆振动的梁式桥整体刚度评估方法

说明书

本发明公开了一种基于车辆振动的梁式桥整体刚度评估方法。采用的技术方案是：在两辆相同的车辆上架设加速度传感器，让两车匀速等间距驶过待测桥梁，对车辆在行驶过程中车体竖向振动加速度信息进行测量，得到两辆车辆驶过桥梁时的加速度时程曲线；将桥梁同一位置的两辆车辆的车体竖向加速度数值进行相减，得到加速度差值时程曲线，然后对车辆竖向加速度差值时程曲线进行频谱变换，在频谱图中识别出桥梁基频实测值；对比实测基频与桥梁理论基频，得到桥梁的静载挠度校验系数近似值，从而评估出桥梁的整体刚度。本发明可避免在桥梁上架设传感器，测量过程不需要中断交通，可实现不下车对桥梁进行检测的目的，可大幅缩短试验所需时间和降低试验成本。

技术领域

本发明涉及一种梁式桥整体刚度评估方法，属于桥梁检测技术领域。

背景技术

为减少桥梁灾害的发生，需要对桥梁的安全状况进行整体评估，而桥梁整体结构的刚度作为桥梁安全状况评估的重要组成部分，是评估桥梁工作状况中重要的一环。现在的桥梁检测中，静载实验中挠度校验系数是评估桥梁安全性一个重要参数，直接反映了桥梁的承载力情况；动载试验中桥梁基频是直接反映桥梁整体结构完整性的重要指标，与桥梁的刚度及质量紧密联系，固有基频是桥梁的基本动力特性之一。获得了这两个参数，就可以对桥梁整体刚度进行评估，从而准确的判断出桥梁结构的完整性。

目前，传统的桥梁静载实验是在桥梁底部安装竖向位移传感器，然后在对桥梁施加荷载，通过有线或者无线的方式采集桥梁的挠度。桥梁基频的测量，通常是在桥梁上架设传感器，然后对桥梁施加外部激励，通过安装在桥梁上的传感器记录下桥梁的振动信息，然后由桥梁振动数据计算桥梁频率，目前桥梁检测的动载试验中常用的激励方法有强迫激励法、自由振动法和环境激励法等。但这些方法在对桥梁施加激励的过程中往往需要中断交通，试验检测效率较低，无法对众多桥梁进行整体快速评估。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种不需要在桥梁上架设仪器、不中断交通、试验检测效率较高的梁式桥整体刚度评估方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种基于车辆振动的梁式桥整体刚度评估方法，其特征是：包括如下步骤：

(一)在两辆相同的车辆上设置加速度传感器，让两辆车匀速等间距驶过待测桥梁，对车辆在行驶过程中车体振动的竖向加速度信息进行测量，得到两辆车辆驶过桥梁时的加速度时程曲线；

(二)将桥梁同一位置的两辆车辆的车体加速度数值进行相减，从而消除桥面粗糙度的影响，得到加速度差值时程曲线，即：α_Δχ＝α_1χ-α_2χ

其中，α_△x为在距桥梁起点x处两车的加速度差值，α_1x为1号车在距桥梁起点x处车体的加速度数值，α_2x为2号车在距桥梁起点x处车体的加速度数值；

(三)对加速度差值时程曲线进行频谱变换，利用如下的公式(1)，在频谱图中识别出桥梁基频实测值：

式中，

其中，为在时间t时刻车辆的竖向加速度数值；△_st，n为在车辆作用下桥梁第n阶模态产生的静位移，S_n为无量纲速度参量，ω_b,n为桥梁的第n阶自振频率；ω_v为车辆的竖向振动频率；L为桥梁总长度；v为车辆移动速度；m_v为移动量测车的质量；EI为桥梁抗弯刚度；

(四)得到桥梁的实测频率后，根据如下的公式(2)计算出桥梁整体挠度校验系数η_y(x)：