[发明专利]一种接触点响应余量消除车辆频率与粗糙度的方法

说明书

本发明公开了一种接触点响应余量消除车辆频率与粗糙度的方法，包括以下步骤：1)组装出试验模型；2)根据步骤1)模拟出计算模型；3)建立测量车辆的震动公式：4)得到残差的运动方程；5)通过取二阶导数修改残差方程。本发明结合使用两个相连车辆产生的接触和残留响应，产生接触残留，可以同时消除车辆的频率和桥梁表面粗糙度影响，有利于精确检测出桥梁的频率。

技术领域

本发明涉及桥梁检测领域，具体涉及一种接触点响应余量消除车辆频率与粗糙度的方法。

背景技术

桥梁频率的车辆扫描方法已经引起了全球研究人员的广泛关注。自2004年杨永斌院士首次提出以来，已成功应用于桥梁频率、模态、阻尼系数的识别和损伤检测。该方法的可行性也在现场测量中得到了验证。然而通过车辆扫描法测量桥梁频率时，车辆本身的频率和桥梁的表面粗糙度对测量结果有突出的干扰。即使在早期研究中，当使用测试车辆扫描桥梁时，车辆的频率将始终出现在车辆频谱中。在许多情况下，车辆本身的频率对于桥梁频率(尤其是高模式)而言可能太突出，以至于看不到。这被现象称为车辆频率的遮蔽效应。

因此，有必要研发一种可以同时消除车辆的频率和桥梁表面粗糙度影响的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种接触点响应余量消除车辆频率与粗糙度的方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种接触点响应余量消除车辆频率与粗糙度的方法，包括以下步骤：

1)组装出试验模型。其中，所述试验模型包括相互连接的前序测量车和后序测量车，前序测量车和后序测量车在牵引车的牵动下在简支桥梁上行驶。所述前序测量车和后序测量车的形状、质量和刚度均相同，前序测量车和后序测量车的轮轴中心位置均布置有加速度传感器。

2)根据步骤1)模拟出计算模型。其中，所述前序测量车和后序测量车均建模为单自由度系统，简支桥梁设定为表面粗糙的Bernoulli-Euler型梁，简支桥梁两端的连线与x轴重合且简支桥梁的一端记为原点，牵引车沿x轴行驶。

3)建立测量车辆的振动方程：

式(1)中：前序测量车和后序测量车的质量均为m_v，k_v为车体刚度，为t时刻前序测量车纵向的加速度，y_vf(t)为t时刻前序测量车纵向的位移，u_c(x_f,t)为t时刻的前序测量车与简支桥梁的接触位移，x_f为前序测量车与x轴原点的距离。

式(2)中：为t时刻后序测量车纵向的加速度，y_vr(t)为t时刻后序测量车纵向的位移，u_c(x_r,t)为t时刻的后序测量车与简支桥梁的接触位移，x_r为后序测量车与x轴原点的距离。

其中，u_c为桥面位移u_b与对应点的粗糙度高程s之和，即：

u_c(x_f,t)＝u_b(x_f,t)+s(x_f) (3a)

u_c(x_r,t)＝u_b(x_r,t)+s(x_r) (3b)

4)重构后序测量车的振动方程为：

重构后序测量车和简支桥梁的接触位移为：