[发明专利]一种基于二轴车辆响应的桥梁移动检测方法和系统

说明书

本申请公开了一种基于二轴车辆响应的桥梁移动检测方法，该方法包括利用二轴车辆行驶过桥梁，所述二轴车辆作为激励源来激励桥梁的同时也作为信号接收者；利用安装在所述二轴车辆的前轮和后轮上的加速度计，记录所述二轴车辆经过桥梁时前轮的第一加速度和后轮的第二加速度；将所述第一加速度减去所述第二加速度，得到加速度差值；对所述加速度差值进行信号处理，识别出所述桥梁的固有频率，构建所述桥梁与所述固有频率对应的模态振型。上述方法能够有效消除路面不平整度的影响，得到更为精确的桥梁模态参数，为桥梁的损伤识别以及健康检测提供有力支持。本发明还提供了一种基于二轴车辆响应的桥梁移动检测系统。

技术领域

本发明属于桥梁检测技术领域，特别是涉及一种基于二轴车辆响应的桥梁移动检测方法和系统。

背景技术

桥梁是交通运输中的一种重要的基础设施，可以跨越峡谷、河流、湖泊等阻碍，我国已经服役十年以上的桥梁占现有总桥梁数量的70.81％。在桥梁老化过程中，容易出现损伤，引起相应的安全隐患，可能导致桥梁在使用的过程中出现安全事故。损伤检测是桥梁健康检测中的关键组成部分，需要识别出损伤的存在，然后对损伤进行定位和严重程度的评估。损伤检测是从响应谱中提取一个振动特征，然后应用模态识别方法将当前特征与参考条件(即未损伤)的特征进行比较。需要说明的是，桥梁振动就会有自振频率，从小到大的频率分别为第一阶自振频率、第二阶自振频率和第三阶自振频率，以此类推，当桥梁在每一阶自振频率振动时，会有相应的第几阶振型，称为模态振型，本方案就是要得到桥梁的自振频率和模态振型。

现有检测方法是将传感器直接安装在桥梁上来采集数据，称之为直接法，其系统非常复杂，各种传感器和传输线以及数据采集系统的建造成本很高。现在还出现了一种利用测试车辆通过桥梁实现桥梁参数识别的间接法，首先在车辆上安装传感器，然后使安装了传感器的车辆行驶过桥梁，车辆上的传感器会记录相关数据，然后对车辆记录的数据进行处理，得到桥梁的相关参数，进行桥梁的模态识别，例如对加速度进行快速傅里叶变换(FFT)，可以识别桥梁的固有频率。

然而，测试车辆通过桥梁时，加速度传感器记录的加速度既包含了桥梁的振动，也包含了车辆自身的振动以及多种环境因素引起的振动，而路面不平整也会引起明显的车辆振动，这就容易造成虚假的模态，使桥梁固有频率的识别变得困难。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于二轴车辆响应的桥梁移动检测方法和系统，能够有效消除路面不平整度的影响，得到更为精确的桥梁模态参数，为桥梁的损伤识别以及健康检测提供有力支持。

本发明提供的一种基于二轴车辆响应的桥梁移动检测方法，包括：

利用二轴车辆行驶过桥梁，所述二轴车辆作为激励源来激励桥梁的同时也作为信号接收者；

利用安装在所述二轴车辆的前轮和后轮上的加速度计，记录所述二轴车辆经过桥梁时前轮的第一加速度和后轮的第二加速度；

将所述第一加速度减去所述第二加速度，得到加速度差值；

对所述加速度差值进行信号处理，识别出所述桥梁的固有频率，构建所述桥梁与所述固有频率对应的模态振型。

优选的，在上述基于二轴车辆响应的桥梁移动检测方法中，对所述加速度差值进行快速傅里叶变换，识别出所述桥梁的固有频率。

优选的，在上述基于二轴车辆响应的桥梁移动检测方法中，对所述加速度差值进行短时傅里叶变换，得到信号的时频域表示，然后选取所述时频域中的所述固有频率，构建所述桥梁相应频率的模态振型。

优选的，在上述基于二轴车辆响应的桥梁移动检测方法中，利用二轴车辆以2m/s至20m/s之间的一个速度匀速行驶过桥梁。

优选的，在上述基于二轴车辆响应的桥梁移动检测方法中，利用二轴车辆行驶过长度为13m至40m的桥梁。