[发明专利]一种桥梁动态变形测量方法

权利要求书

1.一种桥梁动态变形测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在桥面放置N组测量单元进行测点加速度测量，每一组测量单元包括一个拾震器和一个倾角传感器；

S2：无车辆运行时，测量得到加速度和倾角时程曲线，测量时间为t，测量频率为f；根据每一时间点倾角传感器的测得的倾角修正该时间点拾震器测得的加速度，得到n组修正后加速度时程曲线，然后对修正后的加速度进行频谱特性分析得到桥梁竖直方向的n阶自振频率及其振型向量；

S3：在有车辆运行时，保持该N个测点不变，测得在车辆荷载作用下的加速度和倾角时程曲线，测量时间为t，根据在车辆荷载作用下每一时间点倾角传感器的测得的倾角修正该时间点拾震器测得的加速度，得到车辆荷载作用下的倾角传感器修正后的加速度时程曲线；

S4：在每一个时间步中，用步骤S3中得到的车辆荷载作用下的修正加速度减去步骤S2中无车辆运行时修正后的加速度，从而得到时间t内由移动荷载引起的加速度时程曲线，滤波后积分得到N个测点的动态位移变化；

S5：输入某一时间点的N个位移以及求得的N个振型向量，求得不同振型的参与系数；

S6：结合无车辆运行得到的自振频率和有限元结算结果，得到精度更高的振型向量，带入振型参与系数，得到更加精确的桥梁动态变形测量结果。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁动态变形测量方法，其特征在于：步骤S1中所述测量单元在桥台或桥墩处必须布置测点，且保证每跨不少于3个测点。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁动态变形测量方法，其特征在于：步骤S2中，根据无车辆运行时的倾角传感器数值[θ]，即该测量点位置桥面与竖直向夹角，对拾震器侧得的该测量点桥面的竖向加速度[a]进行修正，得到修正后的加速度[A]时程曲线：

[A]＝[a]·*sin[θ]

其中[a]、[A]均为n×(t·f)阶向量，[θ]为n×(t·f)阶向量；

根据加速度时程曲线[A]，通过频谱特性分析和得到桥梁的n阶自振频率和振型向量[X]＝[X1，X2，X3，X4，…，X_n]：

其中[x_n，y_n，…，z_n]分别为相对于某一固定点加速度的振幅比值，当相位角相差为180度时需乘以-1。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁动态变形测量方法，其特征在于：步骤S3中，根据有车辆运行时倾角传感器数值[θ’],即该测量点位置桥面与竖直向夹角，对拾震器侧得的竖向加速度[a’]进行修正，得到修正后的加速度[A’]时程曲线：

[A’]＝[a’]·*sin[θ’]

其中[a’]、[A’]均为n×(t·f)阶向量，[θ’]为n×(t·f)阶向量。

5.根据权利要求1所述的一种桥梁动态变形测量方法，其特征在于：步骤S4中，用车辆荷载作用下的倾角传感器修正加速度[A’]相应减去无车辆运行时倾角传感器修正的加速度响应[A]并积分得到N个测点的动态位移变化[D]：

其中[D]为1×n阶向量。

6.根据权利要求1所述的一种桥梁动态变形测量方法，其特征在于：步骤S5中，根据S2中的振型向量[X]以及S4中的N个测点动态位移变化[D]带入下式，求得各振型参与系数[α]：

[D]＝[α]·[X]

其中[α]为1×n阶向量。

7.根据权利要求1所述的一种桥梁动态变形测量方法，其特征在于：步骤S6中，结合S2中得到的n阶自振频率和振型向量和有限元计算结果，得到更加精确的振型向量[X’]，结合S5中计算得到的振型参与系数求得精度更高的、覆盖测点更多的桥梁动态位移[D’]：

[D’]＝[α]·[X’]

其中[α]为1×n阶向量，[X’]为n×N阶向量，且nN。