[发明专利]一种基于多重交叉验证的桥梁损伤识别方法

说明书

本发明的一种基于多重交叉验证的桥梁损伤识别方法，包括在桥梁下方沿桥梁延伸方向连续布置n个分布式长标距光纤光栅传感器；将所有传感器连接到解调设备，采集车辆经过时桥梁的长标距应变响应；对所有传感器进行排列组合，以任意三个传感器为一组，将对应得到的长标距应变做组内二阶差分；求每组应变差分曲线与时间横轴包围的面积；统计在阈值范围外异常的损伤指标S*所关联的传感器编号；带入损伤计算公式，得到结构损伤程度β。本发明通过多重交叉验证避免了个别传感器的异常和随机性，得到的结果置信度高，同时传感器耐久性更强，精度高，适用于简支梁和连续梁结构桥梁，可实现低成本大范围应用，及时发现桥梁潜在损伤，避免事故发生。

技术领域

本发明涉及桥梁损伤识别方法，具体是一种基于多重交叉验证的桥梁损伤识别方法。

背景技术

因长期往复的上部车辆荷载作用会引起桥梁性能的逐步下降，为了避免潜在事故的发生，保障上部通行人员和车辆安全，需要对桥梁进行实时检修。目前常用的方法是通过人工巡检来完成，实践发现人工巡检效率低，作业时间长，同时主观性大，只能发现结构表面损伤，对内部损伤无法有效判别。因此基于桥梁健康监测的损伤识别算法尤为必要。

目前，许多学者已经开发出很多损伤识别算法，但这其中很大一部分是基于结构频域信息，主要包括固有频率、结构模态等。在实际工程应用中发现这些方法对结构局部损伤并不敏感，难以发现损伤。为了解决此类问题，基于时域信息的损伤识别方法被提出，但因为外界环境干扰问题，方法经常出现误报、漏报等问题，识别结果置信度有限。

基于上述的问题，本发明专利提供一种基于多重交叉验证的桥梁损伤识别方法，该发明方法可以有效准确快速判断结构损伤位置和程度，避免对损伤的漏报误报，适用于简支梁和连续梁结构桥梁等各种不同边界条件的桥梁中。

发明内容

发明目的：为解决上述技术问题，本发明提供一种基于多重交叉验证的桥梁损伤识别方法。

技术方案：本发明的一种基于多重交叉验证的桥梁损伤识别方法，包括以下步骤：

S1：在桥梁下方沿桥梁延伸方向连续布置n个分布式长标距光纤光栅传感器；

S2：将所有传感器连接到解调设备，采集车辆经过时桥梁的长标距应变响应；

S3：对所有传感器进行排列组合，以任意三个传感器为一组，将对应得到的长标距应变做组内二阶差分，得到组应变差分曲线；

S4：求每组应变差分曲线与时间横轴包围的面积，得到个损伤指标S；

S5：按设计阈值，统计在阈值范围外异常的损伤指标S*所关联的传感器编号；

S6：画出与异常的损伤指标S*所关联的传感器编号的频率分布图，频率分布峰值处即为监测到损伤的传感器，亦即为结构损伤处x；

S7：根据识别的损伤位置，带入损伤计算公式，得到结构损伤程度。

优选地，步骤S1中，n个长标距光纤光栅传感器在布置时首尾相连布满桥梁整跨，或者布置在桥梁的结构关键区域。

优选地，步骤S2中，解调设备的采集频率不低于桥梁两倍的一阶频率。

优选地，步骤S3中，组内二阶差分的具体计算公式如下:

其中,分别为组内1、2号传感器中心距和2、3号传感器中心距，,,为组内1、2、3号传感器测得的长标距应变响应。

优选地，步骤S4中，损伤指标S的计算公式为:

其中为采集时间长度，,分别为组内1、2号传感器中心距和2、3号传感器中心距，为组内二阶差分。