[发明专利]一种基于车辆振动信号的桥梁支承弱侧端快速检测方法

说明书

一种基于车辆振动信号的桥梁支承弱侧端快速检测方法,本发明所涉及的检测技术为“间接测量法”，仅需将传感器安置于过桥车辆(测量车)之上，无需将传感器安置于桥梁之上，其能大幅提高检测效率，且不会干扰正常交通。本发明提出了一种基于过桥车辆振动信号的桥梁支承弱侧端检测方法，其能够快速、准确筛查出左右支承不一致的桥梁，判别出桥梁支承弱侧端，为桥梁支承的定点精细化人工核检提供参考依据。本发明检测方法可以排除路面不平整度的影响，可以排除车体自身振动干扰，对桥梁弱支承端敏感。

技术领域

本发明属于桥梁维护管理技术领域，具体涉及一种利用过桥车辆响应的桥梁支承弱侧端间接快速检测方法。

背景技术

桥墩、支座等支承构件是桥梁结构边界约束的基本元素，与桥梁的安全和稳定紧密相关。受材料老化、交通荷载尤其超载的影响，桥梁支承构件常常会发生破坏，致使桥梁支承的一侧或两侧刚度折损。桥梁支承构件检测是桥梁结构安全巡检的重要组成部分。

目前，桥梁支承的工程巡检仍以目测为主。但由于支承结构处于桥梁主体下部，故检测工程师往往需借助桥检车或升降机等辅助设备，检测效率低，且检测结果受主观因素影响较大。

近年来，有学者初探了基于无人机和爬升机器人的桥梁支承检测方法，其能避免工程师的高空作业，节省人力，但检测仍以拍照为主，仅能探查表面裂纹等损伤，检测效率仍未得到显著改善。另一方面，由于桥梁支座尺寸较小，且隐蔽于桥端与墩台之间，无人机和爬升机器人一般无法实现对桥梁支座的检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，如何构建用于检测桥梁支承弱侧端的响应指标，且同时剔除车辆自身干扰和路面平整度的影响，以提高检测敏感度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案：

一种基于车辆振动信号的桥梁支承弱侧端快速检测方法，其特征在于，构建能够感知桥梁左右支承不一致条件的“正反向信号包络比”指标，即式(8)，该“正反向信号包络比”指标应用时具有剔除车辆自身干扰不利影响和路面平整度带来的不利影响，因此可提高检测敏感度。

一种基于车辆振动信号的桥梁支承弱侧端快速检测方法，应用时具体包括步骤：

(1)在车上布置加速度传感器：将加速度传感器安装于双轴车的前后车轴A₁,A₂位置；

(2)采集加速度数据：双轴车匀速正、反双向驶过待测桥梁，信号采集系统记录传感器得到的两组数据：正向行驶采集的前后车轴数据记录为和反向行驶采集的前后车轴数据记录为和

(3)获取速度和位移数据：对步骤(2)中所得的两组加速度数据和和分别对时间t进行积分得到速度响应和和再次积分可得到位移响应y₁(t)和y₂(t)、和

(4)提取正向、反向信号的包络线：采用Hilbert函数利用式(7)提取正向、反向车辆振动信号的包络线，分别记为E₊和E_-：

(5)计算正、反向信号包络比指标：利用式(8)计算正向、反向信号的包络比，依据ε值大小确定桥梁支承的弱侧端。ε1表明车辆正向出发的桥梁左侧端出现了振动信号放大，此称为“弱侧放大”现象，判定此端为支承弱侧端，相反ε1表明桥梁右侧为支承弱侧端。

有益效果

本发明检测方法可以排除路面不平整度的影响，可以排除车体自身振动干扰，对桥梁弱支承端敏感。

附图说明

图1本发明用于理论验证的车-桥耦合模型

图2双轴检测车反向行驶于弹性支承梁