[发明专利]一种基于经验模态分解的桥梁影响线识别方法

权利要求书

1.一种基于经验模态分解的桥梁影响线识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：数据预处理

基于EMD方法剔除桥梁实测时程响应中结构动力成分，得到含有车辆多轴效应的桥梁准静态时程响应；

S2：建立影响线识别数学模型

基于采样频率、车辆轴距构建车辆信息矩阵，并基于车辆信息矩阵建立影响线识别数学模型；

S3：影响线求解

引入误差项并采用Tikhonov正则化方法对影响线识别数学模型进行优化，利用优化后的影响线识别数学模型求解桥梁结构准静态影响线。

2.根据权利要求1所述的一种基于经验模态分解的桥梁影响线识别方法，其特征在于：在所述步骤S1中，具体处理过程如下：

S11：输入桥梁原始时程响应y(t)，寻找局部极大值点和极小值点；

S12：通过三次样条插值计算局部极大值函数与极小值函数，并绘制极大、极小值函数包络线e_max(t)、e_min(t)；

S13：通过下式计算局部均值：m(t)＝(e_max(t)+e_min(t))/2；

S14：用桥梁原始时程响应y(t)减去局部均值得到第一个震荡函数，即h₁(t)＝y(t)-m(t)；

S15：当h₁(t)满足IMF预设条件时，h₁(t)成为第一个IMF(t)，否则，用h₁(t)代替步骤S11中的y(t)并重复步骤S11-S14；

S16：当筛选出第一个IMF₁(t)，对应的余量为r₁(t)＝y(t)-IMF₁(t)，令r₁(t)作为新的原始时程响应重复步骤S11-S15并找出IMF₂(t)，依次类推，r₂(t)＝r₁(t)-IMF₂(t),…,r_n(t)＝r_n-1(t)-IMF_n(t)；通过快速傅里叶变换获取各IMF主频率，当IMF_i主频率小于桥梁结构基频时筛选终止，将小于桥梁结构基频的IMF与余量进行重构；

S17：经过步骤S11-S16的分解，桥梁原始时程响应表示如下：

其中，IMF₁(t)为本征模态函数，r_n(t)为余量；重构后的余量r_n(t)即为桥梁的准静态时程响应。

3.根据权利要求2所述的一种基于经验模态分解的桥梁影响线识别方法，其特征在于：在所述步骤S1中，桥梁准静态时程响应的表达式如下：

其中，R_s(t)为移动车辆荷载作用所引起的桥梁响应，即桥梁准静态时程响应，N为车辆轴数，A_i为车辆轴重，为第i个轴对应的影响线系数；

其中，D_i为第i轴与第一轴的距离，f为采样频率，v为车辆行驶速度。

4.根据权利要求3所述的一种基于经验模态分解的桥梁影响线识别方法，其特征在于：在所述步骤S2中，对于N轴车辆，车辆信息矩阵采用车辆前轴上桥、后轴下桥的车辆行驶模型来构建，车辆信息矩阵L如下：

其中，A_N为车辆轴重。

5.根据权利要求4所述的一种基于经验模态分解的桥梁影响线识别方法，其特征在于：在所述步骤S2中，将连续影响线离散成结构节点上的离散影响线系数，得到影响线识别数学模型如下：

R_s＝LΦ

其中，R_s为桥梁准静态时程响应向量，Φ为桥梁影响线系数。

6.根据权利要求5所述的一种基于经验模态分解的桥梁影响线识别方法，其特征在于：在所述步骤S3中，引入识别误差项η对影响线识别模型进行修正，修正后的影响线识别模型如下：

R＝LΦ+η。