[发明专利]一种基于横向分布系数的简支梁桥结构损伤监测系统

摘要

本发明涉及桥梁结构实时监测系统，特别针对简支梁桥，涉及一种结构损伤监测系统及相应的结构监测传感器布置方法和结构损伤评估方法。通过在简支梁桥的每一个单板梁底的四分之一跨、二分之一跨、四分之三跨位置布置动应变传感器，监测重车通过时的动力响应情况；在此基础上对重车通过期间动应变传感器的横向分布系数进行分析，通过横向分布系数的变化情况判定横向连接损伤，并及时做出预警，报告损伤位置。本发明能够有效监测简支梁桥的横向连接失效，及时发出预警，避免单梁受力的情况。

主权项

1.一种基于横向分布系数的简支梁桥结构损伤监测系统，包含数据采集子系统和数据处理子系统，其特征在于：所述数据采集子系统包括动应变传感器和多通道数据采集设备，所述数据处理子系统包括数据预处理模块、数据分析模块和数据库；所述动应变传感器的输出连接到多通道数据采集设备的输入，所述多通道数据采集设备的输出连接到数据预处理模块的输入，所述数据预处理模块的输出连接到数据分析模块和数据库的输入，所述数据分析模块和数据库相连；所述数据采集子系统，在简支梁桥的每一个单板梁底的四分之一跨、二分之一跨、四分之三跨位置布置动应变传感器，用于监测单辆重车通过时的动应变情况；所述多通道数据采集设备，对采集到的动应变信号进行信号调理和低通滤波，降低信号噪声；所述数据库存储所有的原始数据、数据预处理的结果和数据分析的结果；所述数据预处理模块，将每个动应变传感器采集的数据，采用K均值聚类算法聚类为有效数据和无效数据，剔除异常数据，并根据数据趋势进行插值补充，从而确保数据的有效性；所述数据分析模块，首先在系统开始运行初期获取荷载作用下每个传感器的动应变横向分布系数标准表，在此基础上对运营阶段的动应变横向分布系数进行持续验证，根据横向分布系数的变化情况判断桥梁损伤的状况并发出预警；所述横向分布系数的计算方法如下：对于M个单板梁构成的简支梁桥，单跨内的动应变传感器编号表示为如下矩阵，每一行表示位于同一横截面的传感器，每一列表示位于同一梁板上的传感器：荷载作用时间内各动应变传感器所测得的动应变峰值为：当荷载中心在第i个梁板时，传感器 的动应变峰值是所在行的最大值，则该梁板上动应变传感器的横向分布系数可表示为下列矩阵，第j行表示传感器的横向分布系数：在后续的监测过程中，每一次重车荷载作用在第i个梁板时，获取各传感器的横向分布系数，并与横向分布系数标准表进行比较；当某个横向分布系数连续多次下降且超过某个限值时，可判定该系数对应的梁板与梁板i之间出现横向连接损伤。