專利名稱：一種基于準分布式加速度數(shù)據(jù)的能量損傷識別方法
一種基于準分布式加速度數(shù)據(jù)的能量損傷識別方法技術領域
本發(fā)明屬于橋梁結(jié)構安全監(jiān)測領域，具體涉及一種基于準分布式加速度數(shù)據(jù)的能 量損傷識別方法。
背景技術：
隨著科技的進步以及交通運輸量發(fā)展的需要，許多大跨橋梁已經(jīng)建成或即將建 成。大跨橋梁在服役過程中，長期承受重復車輛荷載、風荷載、超載以及潛在的地震作用，加 之設計和建造環(huán)節(jié)的不足，均可能致使大跨橋梁結(jié)構出現(xiàn)損傷，長期的損傷累積可能嚴重 影響結(jié)構的安全性、適用性和耐久性，橋梁垮塌會造成重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，同時帶 來極壞的社會影響。
在橋梁建設和運行過程中，人們已經(jīng)意識到了對大跨橋梁進行安全監(jiān)測的重要 性，但由于監(jiān)測設備、損傷識別方法等的限制，不能及時對橋梁損傷做出準確的預警，致使 橋梁坍塌事故時有發(fā)生。因此，研究新的適于大跨橋梁的損傷識別方法成為各國研究人員 的重點。
縱觀結(jié)構損傷識別方法的發(fā)展歷程，基于振動的結(jié)構損傷識別方法得到了廣泛應 用和發(fā)展，傳統(tǒng)的基于振動的損傷識別方法(基于振型的方法、振型曲率法、柔度曲率法 等)都是根據(jù)結(jié)構幾何參數(shù)(質(zhì)量、阻尼、剛度)的改變導致結(jié)構模態(tài)參數(shù)(特征頻率、模 態(tài)振型以及模態(tài)阻尼比)的變化進行損傷識別的。已有的研究表明，傳統(tǒng)的損傷識別方法 對于大跨橋梁往往難以實現(xiàn)對損傷的準確識別和量化。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對上述現(xiàn)有技術存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于 準分布式加速度數(shù)據(jù)的能量損傷識別方法，實現(xiàn)對大跨橋梁結(jié)構損傷的準確快速識別和量 化。
技術方案為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案為一種基于準分布式加 速度數(shù)據(jù)的能量損傷識別方法，其特征在于，包括如下步驟
(I)在待監(jiān)測的大跨橋梁上準分布式布設多個豎向加速度傳感器，用于測量在外 界激勵下大跨橋梁結(jié)構的豎向加速度時程響應信號，該信號經(jīng)過濾波處理后被讀入并存儲 于計算機；
(2)在大跨橋梁未損傷狀態(tài)時采集加速度時程數(shù)據(jù)信號，經(jīng)過濾波處理后進行快 速傅里葉變換，計算大跨橋梁未損傷時的準分布式加速度能量EO ；
(3)在大跨橋梁運營期間實時地采集加速度時程數(shù)據(jù)信號，經(jīng)過濾波處理后進行 快速傅里葉變換，實時計算大跨橋梁運營期間的準分布式加速度能量Ed，并計算Ed和Etl的 能量差指標和/或能量曲率差指標；
(4)將多個豎向加速度傳感器測算得到的能量差指標和/或能量曲率差指標繪制 成圖形，利用能量差指標和/或能量曲率差指標的峰值來定位損傷位置，同時基于能量差指標和/或能量曲率差指標的變化率峰值大小量化損傷。進一步的，求解準分布式加速度能量時采用對加速度時程響應信號的功率譜密度 函數(shù)在全頻段內(nèi)積分而得到。下面介紹理論推導的具體過程對于橋梁結(jié)構,其運動微分方程:
權利要求
1.一種基于準分布式加速度數(shù)據(jù)的能量損傷識別方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)在待監(jiān)測的大跨橋梁上準分布式布設多個豎向加速度傳感器，用于測量在外界激勵下大跨橋梁結(jié)構的豎向加速度時程響應信號，該信號經(jīng)過濾波處理后被讀入并存儲于計算機； (2)在大跨橋梁未損傷狀態(tài)時采集加速度時程數(shù)據(jù)信號，經(jīng)過濾波處理后進行快速傅里葉變換，計算大跨橋梁未損傷時的準分布式加速度能量Etl ； (3)在大跨橋梁運營期間實時地采集加速度時程數(shù)據(jù)信號，經(jīng)過濾波處理后進行快速傅里葉變換，實時計算大跨橋梁運營期間的準分布式加速度能量Ed，并計算Ed和Etl的能量差指標和/或能量曲率差指標； (4)將多個豎向加速度傳感器測算得到的能量差指標和/或能量曲率差指標繪制成圖形，利用能量差指標和/或能量曲率差指標的變化率峰值來定位損傷位置，同時基于能量差指標和/或能量曲率差指標的峰值大小量化損傷。
2.根據(jù)權利要求1所述一種基于準分布式加速度數(shù)據(jù)的能量損傷識別方法，其特征在于求解準分布式加速度能量時采用對加速度時程響應信號的功率譜密度函數(shù)在全頻段內(nèi)積分而得到。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于準分布式加速度數(shù)據(jù)的能量損傷識別方法，包括如下步驟在待監(jiān)測的大跨橋梁上準分布式布設多個豎向加速度傳感器，用于測量在外界激勵下大跨橋梁結(jié)構的豎向加速度時程響應信號；在大跨橋梁未損傷狀態(tài)時采集加速度時程數(shù)據(jù)信號，計算大跨橋梁未損傷時的準分布式加速度能量E0；在大跨橋梁運營期間實時地采集加速度時程數(shù)據(jù)信號，實時計算大跨橋梁運營期間的準分布式加速度能量Ed，并計算Ed和E0的能量差指標和/或能量曲率差指標；利用能量差指標和/或能量曲率差指標的峰值來定位損傷位置，同時基于能量差指標和/或能量曲率差指標的變化率峰值大小量化損傷。本發(fā)明實現(xiàn)對大跨橋梁結(jié)構損傷的準確快速識別和量化。
文檔編號G01M99/00GK102998133SQ20121046903
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權日2012年11月19日
發(fā)明者徐趙東, 吳智深, 蘇彥龍 申請人:東南大學