[发明专利]一种桥梁损伤检测方法

说明书

本发明通过现场实验，测试得到车辆过桥导致的桥梁底部测点挠度响应；然后结合车辆车轴信息，引入多段函数模型经数学反算求得测点的挠度影响线(该影响线包含桥梁损伤相关信息)；基于测点位置建立能反应未损状态的基函数‑“未损基函数”；结合挠度影响线和未损基函数构建损伤指标，通过损伤指标曲线局部峰值点可进行损伤定位。根据已经识别出来的损伤位置信息构建能够描述损伤程度的基函数‑称之为“损伤基函数”，联立桥梁实际挠度影响线、未损基函数及损伤基函数，通过最小二乘拟合计算实现对损伤程度的有效识别。本发明解决了现有桥梁损伤检测方法存在的需要未损状态信息的难题，且试验简单、测试数据信息量大，具有很强的实用意义和价值。

技术领域

本发明涉及一种桥梁损伤检测方法；属于土木工程应用技术领域。

背景技术

了解结构损伤状态的变化，使损伤积累尚未达到威胁结构安全的程度之前能被检测出来，不仅关系到结构使用安全，而且对于决定是否对结构进行修复，何时修复具有重要的意义。桥梁健康监测领域中关注最多的是损伤特征的提取，结构损伤检测是关系到其安全性的核心问题。

基于结构动力特性(基于振动)的损伤检测方法在近二十年来比较广泛，典型的如基于模态参数(频率、模态振型、阻尼比、应变模态等)及其分支的损伤检测研究。这些基于振动的无损检测方法通常需要大量的传感器数据去获取精确的模态参数信息，对于实际工程结构会导致大量的时间成本和经济成本。不仅如此，损伤检测效果对频率或振型的微小偏差非常敏感，识别误差和测试噪音存在使得这些方法仅对数值模拟算例有很好的效果，而无法较好用到实际。考虑移动车辆荷载作用的损伤检测研究，比较接近桥梁实际运营情况，而且桥梁响应多具有较高信噪比，此方面研究最近几年逐渐引起关注。

以上方法多都需要与结构未损状态下的信息比较来识别损伤，而对于已有结构，其未损状态下结构特征信息很难获得，不具可行性。对于这一问题，一些滤波的方法被用于对现有模态数据信息处理来得到未损时的信息，但是对于损伤检测结果质量并无实质突破，且需要获取实际结构精确的模态信息。

总体而言，由于结构局部损伤的对整体特征的影响十分有限，损伤检测效果对结构特征参数的微小变化非常敏感，而测试误差、识别误差、测试噪音等往往不可避免，这导致当前的损伤检测方法普遍存在以下两方面的问题：1)需要未损状态下的特征参数信息作参考比较；2)多数方法仅在数值仿真及模型试验阶段具有一定可行性，应用到实际结构效果往往都不理想。

发明内容

本发明提供一种基于影响线的损伤检测方法，在不需要未损状态结构信息的情况下实现对桥梁损伤的有效识别，包括损伤定位和定量。

本发明为一种基于影响线桥梁损伤检测方法；包括下述步骤：

步骤一桥梁实际影响线测试与提取

采用已知轴重、轴距和轴数的车辆，从桥梁一端上桥并以速度v过桥，进行测试，以频率f进行采样，得到桥梁上各测点的动力响应，得到实际动力响应；选取车辆第一轴上桥至最后一轴出桥时间段内的实际挠度响应作为桥梁挠度影响线提取的计算数据；引入公式(4)所描述的桥梁挠度影响线模型，经最小二乘拟合计算确定模型中各参数从而获取桥梁的影响线信息；

所述公式(4)为：

DIL＝[I₁,I₂,...,I_N-1,I_N] (4)