[发明专利]一种桥梁健康监测的裂缝识别与检测方法

说明书

一种用于桥梁健康安全监测的裂缝识别与检测方法。通过地基SAR的调频连续波技术，从雷达发射电磁波信号到桥梁表面，由桥梁表面反射回来再接收，再对发射和接收信号的相位进行差频差分处理，进一步消噪及大气校正后，对相应特征点网像素进行处理后形成监测点位雷达视线向形变图；进行监测过程中的误差处理与模型解算，再构建转换模型得到桥梁自振方向的形变值；结合桥梁加载形变特征，建立桥梁定性或定量的开裂与损伤评判标准；结合桥梁结构与力学特性进行突变拐点分析，定性评判桥梁是否存在裂缝损伤与健康安全隐患。本发明过程简单方便，监测定位速度快精度高，无需直接接触桥梁、安全可靠，可在桥梁运营健康监测中代替水准、近景摄影与应力应变仪等多种传感器，安全与经济效益明显。

技术领域

本发明属于土木与测绘工程技术领域，特别涉及一种桥梁健康安全监测的裂缝识别与检测方法。

背景技术

不合理的设计参数、长期超载运输、老化以及自然灾害等原因会造成桥梁混凝土结构开裂形变甚至破坏，其安全性与承载力减弱，影响桥梁营运安全。在桥梁结构受损的情况下振幅会增大，存在多处损伤的情况下静载或动载会加剧其破坏。因此，应加强裂缝等损伤的检测，尤其要排除多处损伤发生。目前，位移测量传感器是桥梁结构形变最常用的获取方法,但桥梁往往跨越河流、海道或山地，现有的位移传感器很难以经济全面有效的方式精细反应桥梁结构的微量形变状况，尤其是裂缝等微小形变的发生发展很难识别。地基合成孔径雷达(GBSAR)系统结合了差分干涉、合成孔径及调频连续波技术，具有获取监测范围内点目标亚毫米级形变能力。相较于精密水准、应力应变仪、全站仪、三维激光扫描仪、近景摄影测量和GPS等常用形变监测方法，地基干涉雷达不需要与目标区域接触，便于快速安装，受云雾阴雨等恶劣气象条件的影响小，提供亚毫米级点云面状监测结果。从监测结果分析，桥墩是桥梁较稳定的区域，但桥梁其他部位会随着加载的加大，其形变与振幅会线性增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁健康安全监测的裂缝识别与检测方法，可以依据桥梁的结构特征，低成本地快速高精度获取桥梁的裂缝发生与发展变化，得到桥梁健康安全的评价参数。

为实现上述目的，本发明的实施方案为：一种桥梁健康安全监测的裂缝识别与检测方法，包括以下步骤：

(1)通过地基SAR的调频连续波技术，从雷达发射电磁波信号到桥梁表面，由桥梁表面反射回来再接收，再对发射和接收信号的相位进行差频差分处理，进一步消噪及大气校正后，对相应特征点网像素进行处理后形成监测点位雷达视线向形变图；

(2)进行监测过程中的误差处理与模型解算，确保地基SAR雷达视线方向形变监测的精确度，再构建转换模型得到桥梁自振方向的形变值；

(3)结合桥梁加载形变特征，建立桥梁定性或定量的开裂与损伤评判标准，从而实现对桥梁健康的裂缝识别评价；

(4)结合桥梁结构与力学特性进行突变拐点分析，定性评判桥梁是否存在裂缝损伤与健康安全隐患。

步骤(1)中，所述对相应特征点网像素进行处理包括相位滤波、解缠、坐标转换与地理编码等处理。

步骤(2)中，所述误差处理包括大气效应影响、相位整周模糊度与噪声等处理，对于大气效应影响，采用相应大气误差模型进行改正；对于相位整周模糊度错误的影响，采用永久散射体方法进行处理与相应的相位解缠方法解决；对于噪声的影响干扰，采用平滑样条函数进行滤波处理。

步骤(3)中，所述桥梁加载形变特征包括自振频率、阻尼比、刚度与承载能力等动力特性。

本发明过程简单方便，监测定位速度快精度高，无需直接接触桥梁、安全可靠，可在桥梁运营健康监测中代替水准、近景摄影与应力应变仪等多种传感器，安全与经济效益明显，对桥梁的裂缝识别与健康形变监测评估具有积极意义

附图说明

图1为本发明GBSAR数据处理流程；