[发明专利]桥梁索力高精度动态测量方法、装置和计算机设备

说明书

本申请涉及一种桥梁索力高精度动态测量方法、装置和计算机设备。所述方法包括：利用雷达传感器获取桥梁拉索的拉索形变数据；将桥梁拉索划分为多个子段，根据拉索形变数据和所述多个子段，构建时域矩阵；利用正弦幅度相位估计方式对时域矩阵进行时域分析，得到频域图像；从频域图像中提取基频，根据基频计算索力大小。采用本方法能够降低索力分析的复杂度，场景适应性更强。

技术领域

本申请涉及数据测量技术领域，特别是涉及一种桥梁索力高精度动态测量方法、装置和计算机设备。

背景技术

斜拉桥、悬索桥因其优越的跨越能力是常用大跨度桥梁的首选结构形式，拉索是这些大型桥梁的关键承力构件，索力的绝对量、动态改变量和索力分布的均衡性是评价施工质量与运营期该桥健康状态的核心指标，并且直接影响结构的内力分布和桥面线形，对整个结构安全至关重要。因此，对桥梁拉索索力进行高精度的快速测量是十分重要的。

目前索力测试的方法较多，其中包括：压力表测定法、压力传感器测定法、电磁测量法等，这些技术均存在各种不足而没有广泛采用，或者仅在特定场合适用。在实际工程应用中，目前最主要是使用频率法。用频率法进行索力测量，具有快速、方便、实用、可重复测试的特点，可靠性较好，精度在允许的范围内。频率法索力测量的常规传感器是加速度计，存在的问题包括：

1.加速度计难以固定至拉索跨中，一般只能就近在拉索靠近桥面的端部采集，受到端部拉索减振器的干扰，测量数据易受干扰，受力分析复杂；

2.加速度计一般不能直接测到频率法所需要的基频，需采用其它高阶的频率进行人工综合分析推算基频，导致测量精度和数据分析复杂度增加；

3.受限于频率法测量原理限制，频率测量精度与观测时间成反比，难以对拉索的动态受力特性进行有效测量。

虽然存在用雷达测量索力的论文，但是尚无用雷达测量动态索力、以及利用短时间观测突破频率测量精度限制的具体方法。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决桥梁索力测试分析复杂问题的桥梁索力高精度动态测量方法、装置和计算机设备。

一种桥梁索力高精度动态测量方法，所述方法包括：

利用雷达传感器获取桥梁拉索的拉索形变数据；

将桥梁拉索划分为多个子段，根据所述拉索形变数据和所述多个子段，构建时域矩阵；

利用正弦幅度相位估计方式对所述时域矩阵进行时域分析，得到频域图像；

从所述频域图像中提取基频，根据所述基频计算索力大小。

在其中一个实施例中，还包括：利用高通滤波方式滤除所述拉索形变数据中的直流偏置分量和低频噪声。

在其中一个实施例中，还包括：根据预先设置的频率范围、频率分辨间隔、时间片长度以及时间片重叠量，将桥梁拉索划分为多个子段，根据所述拉索形变数据和所述多个子段，构建时域矩阵。

在其中一个实施例中，还包括：构建每一根桥梁拉索对应的形变模型为：

其中，ω_k为输入信号频率，α_k为复值频谱幅度，c_n表示噪声和干扰；

设置最优M阶滤波器向量为：

h(ω_k)＝[w₀,w₁,…w_M-1]^T

其中，M小于等于N，N表示时间片长度，

对如下优化函数进行寻优：