[发明专利]一种基于测量车振动响应的桥面响应重构方法

说明书

本发明公开一种基于测量车振动响应的桥面响应重构方法，步骤为：1)将若干加速度传感器固定在单轴测量车的车轴上；2)牵引设备为单轴测量车提供动力，令单轴测量车匀速驶过待测桥梁；3)信号采集系统计算单轴测量车的第一加速度响应和第二加速度响应4)建立单轴测量车匀速驶过待测桥梁的运动微分方程；5)建立桥梁接触点加速度响应与车体加速度响应之间的关系方程；6)对桥梁接触点加速度响应进行解耦，得到解耦方程；7)解算解耦方程，得到桥梁表面加速度响应。本发明从测量车响应中消除其自身竖向振动和沿着车轴转动的影响，以重构桥梁表面的加速度响应，实现对桥面振动信号的精准识别。

技术领域

本发明涉及桥梁维护管理技术领域，具体是一种基于测量车振动响应的桥面响应重构方法。

背景技术

由于地震、各种地质灾害、气候变化、交通意外撞击、设计施工的不合理以及服役时间的不断增加，桥梁的耐久性、安全性以及维护管理问题变得日益突出。如何面对这些挑战成为生产生活中的重大问题。社会经济的发展需要桥梁能够保持较长的使用寿命，措施包括创新设计理念、运用新型耐久性材料以提高桥梁本身的性能，另外，发展可预防性的桥梁健康监测技术以发现风险也是十分必要的。

为了保障桥梁的安全，桥梁的健康检测越来越得到重视。目前，健康监测主要包括图像识别、超声波检测、电磁探测、振动测量等方法。基于桥梁振动的健康监测是桥梁检测维护的重要手段之一。桥梁振动信息的获取通常利用在桥梁上安装振动传感器，也被称为“直接量测”方法。这种方法的特点之一便是实时监控，可以持续不间断的收集桥梁的振动数据，但是所搜集的海量数据往往难以被充分利用。同时，桥梁上布置的各种传感器和采集系统以及其部署和维护造成了较高的成本，难以有效解决我国数十万座公路桥梁的庞大需求。

目前，现有的获取桥梁振动数据方法无法避免车体振动数据的干扰，难以真实反映桥梁的真实振动。其原因为，当测量车通过桥梁时，车辆相应中不仅包含桥梁振动响应，同时也包含测量车的振动响应，而后者干扰了所搜集的桥梁振动信号的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于测量车振动响应的桥面响应重构方法，包括以下步骤：

1)将若干加速度传感器固定在单轴测量车的车轴上。

优选的，所述加速度传感器的数量为偶数。加速度传感器均布在单轴测量车的车轴两端，从而监测车轴的竖向加速度。

优选的，所述加速度传感器的数量为偶数。

加速度传感器固定在单轴测量车的车轴重心，一部分加速度传感器监测单轴测量车车体的竖向加速度，另一部分加速度传感器监测单轴测量车车体沿车轴转动的加速度。

2)牵引设备为单轴测量车提供动力，令单轴测量车匀速驶过待测桥梁。在单轴测量车行使过程中，信号采集系统实时接收加速度传感器发送的加速度数据。

3)信号采集系统根据接收到的加速度数据计算单轴测量车的第一加速度响应和第二加速度响应

优选的，加速度传感器均布在单轴测量车的车轴两端时，所述第一加速度响应和第二加速度响应分别为单轴测量车重心处竖向加速度响应和沿车轴转动加速度响应。

其中，第一加速度响应和第二加速度响应分别如下所示：

式中，左右两传感器间距d_s＝d_sl+d_sr。分别表示加速度传感器监测到的加速度数据。d_sl和d_sr表示左加速度传感器、右加速度传感器至车轴重心的距离。

优选的，加速度传感器固定在单轴测量车的车轴重心时，所述第一加速度响应为单轴测量车的竖向加速度响应，第二加速度响应为单轴测量车车体沿车轴的转动加速度响应。