[发明专利]基于移动传感评定桥梁单梁挠度和应变的无损测试方法

权利要求书

1.一种基于移动传感评定桥梁单梁挠度和应变的无损测试方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1，根据桥梁的设计结构，构建桥梁单梁有限元模型，计算得到桥梁单梁的多阶理论频率和理论振型；

步骤2，根据桥梁的设计结构预制混凝土单梁，在混凝土单梁顶面上沿梁体轴向均匀设置多个测量点，利用移动测试车在混凝土单梁顶面上进行移动传感模态测试，获取移动测试车经过各测量点时的加速度，并根据车桥耦合振动理论，确定混凝土单梁与移动测试车接触点处的实测频率，得到移动测试车的加速度时程图和频谱图；

步骤3，根据移动测试车的加速度时程图和频谱图，基于模态参数识别方法识别混凝土单梁的多阶实测频率和实测振型，得到桥梁单梁的多阶实测频率和实测振型，结合桥梁单梁的理论振型，对桥梁单梁的理论振型和实测振型进行拟合，确定桥梁单梁振型的归一化系数；

步骤4，根据桥梁单梁振型的归一化系数，对桥梁单梁的实测振型进行归一化处理，计算桥梁单梁的实测位移柔度矩阵；

步骤5，利用桥梁单梁有限元模型进行虚拟静载试验，获取虚拟静载试验中的荷载加载效率，确定虚拟静载试验中桥梁单梁的等效荷载，结合桥梁单梁的实测柔度矩阵，计算等效荷载作用下桥梁单梁的挠度；

步骤6，根据桥梁单梁的实测频率和等效荷载作用下桥梁单梁的模态挠度，构建目标函数，目标函数中将桥梁单梁的弹性模量和密度作为优化变量，利用有限元模型修正方法对桥梁单梁有限元模型进行优化，优化后得到基准有限元模型；

步骤7，在桥梁单梁有限元模型和基准有限元模型上同时施加相同的等效荷载进行虚拟静载试验，虚拟静载试验结束时分别获取桥梁单梁有限元模型、基准有限元模型所对应的挠度和应变，计算桥梁单梁的挠度校验系数和应变校验系数；

步骤8，根据桥梁单梁的校验系数评价桥梁单梁的承载能力。

2.根据权利要求1所述的一种基于移动传感评定桥梁单梁挠度和应变的无损测试方法，其特征在于，所述移动传感模态测试过程中采用两个加速度传感器获取各测量点处移动测试车的加速度，其中一个加速度传感器设置于混凝土单梁顶面的参考点处，另一个加速度传感器设置于移动测试车上，随移动测试车在混凝土单梁顶面上移动。

3.根据权利要求2所述的一种基于移动传感评定桥梁单梁挠度和应变的无损测试方法，其特征在于，所述步骤2中，具体包括以下步骤：

步骤2.1，根据桥梁的设计结构预制混凝土单梁，在混凝土单梁顶面上沿梁体轴向均匀设置多个测量点，将靠近混凝土单梁端点的测量点设置为参考点，其余的测量点设置为驻车停留点；

步骤2.2，以混凝土单梁作为桥梁单梁、移动测试车作为行驶在桥梁单梁上的车辆，利用移动测试车在混凝土单梁顶面上进行移动传感模态测试，将移动测试车安装于混凝土单梁顶面的参考点上，控制移动测试车在梁体顶面上做直线运动，各测量点均为移动测试车与桥梁单梁的接触点，移动测试车依次经过桥梁单梁上的各参考点并在各参考点处停留，采集环境激励下桥梁单梁上各测点的加速度，得到移动测试车的加速度时程图；

步骤2.3，根据环境激励下移动测试车经过桥梁单梁顶面各测量点的加速度，基于车桥耦合振动理论，计算得到环境激励下移动测试车经过桥梁单梁上各测量点的实测频率，得到移动测试车的频谱图。