技術(shù)特征：

1.一種基于微波雷達和移動加載車的橋梁快速測試裝置，其特征在于：包括移動加載車和微波雷達設(shè)備，所述移動加載車行駛于待測量橋梁，移動加載車中安裝有信號發(fā)送與采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、無線傳感器、車輪旋轉(zhuǎn)編碼器和激光測距儀；

所述信號發(fā)送與采集系統(tǒng)分別與無線傳感器、微波雷達設(shè)備通信相連，用于發(fā)送和采集信號，發(fā)送的信號使得移動加載車上無線傳感器和橋梁下方的微波雷達設(shè)備同時開始采集數(shù)據(jù)，采集的信號包括無線傳感器的數(shù)據(jù)與橋梁測量點位移時程數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)與信號發(fā)送與采集系統(tǒng)連接，利用內(nèi)嵌的考慮基點運動的結(jié)構(gòu)動力特征識別方法及安全與承載能力評定準(zhǔn)則，對所采集的數(shù)據(jù)進行自動化分析，快速輸出測試與評估結(jié)果；

所述車輪旋轉(zhuǎn)編碼器與激光測距儀分別用于確定移動加載車在橋面的縱向與橫向的位置。

2.一種基于權(quán)利要求1所述的微波雷達和移動加載車的橋梁快速測試裝置的測試方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)完成橋梁動力測試中輸入輸出數(shù)據(jù)的快速監(jiān)測：

移動加載車對橋梁進行移動式?jīng)_擊激勵進而獲得移動式?jīng)_擊力的連續(xù)時程u_contact(t)，同時微波雷達設(shè)備在橋梁下自動劃分測量節(jié)點并測量車輛通過過程中橋梁節(jié)點的振動響應(yīng)位移時程y_k(t)；移動加載車與橋梁之間的相互作用力時程通過分配函數(shù)離散到測量節(jié)點處u_k(t)。(2)利用子空間識別方法識別橋梁的模態(tài)參數(shù)與模態(tài)柔度，完成橋梁性能評估：

將移動式?jīng)_擊力離散化到各測量節(jié)點上，通過相減消除基點運動對結(jié)構(gòu)識別的影響，子空間技術(shù)識別結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)，利用振型正交性還原出真實的振型，利用還原的振型識別結(jié)構(gòu)的柔度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于微波雷達和移動加載車的橋梁快速測試裝置的測試方法，其特征在于：所述步驟(2)中，利用消除基點運動影響后的位移向量作為觀測向量，而不是直接觀測值y_k，進行結(jié)構(gòu)的子空間模態(tài)參數(shù)識別；消除基點運動影響的公式為：

基點有豎向振動時：

基點有水平振動時：

基點有豎向、水平耦合振動時：

${\stackrel{\‾}{y}}_k=K_3(y_k-y_k^n)-\frac{1}{{\mathrm{tan\α}}_m-{\mathrm{tan\α}}_n}{K}_1(y_k^m-y_k^n);$

其中：y_k∈R^l×1代表觀測向量，即為雷達測量的位移向量；分別為第m，n個測量點的測量值；k代表離散的時間間隔；α₁，α₂，α₃，…，α_l分別為目標(biāo)點與水平方向的夾角；

K₁＝[1 1 … 1]^T∈R^l×1，K₂＝diag(cotα₁,cotα₂,…,cotα₁)；

$\begin{array}{c}{K}_3=\\ diag\left(\frac{1}{{\mathrm{tan\α}}_1-{\mathrm{tan\α}}_n},\frac{1}{{\mathrm{tan\α}}_2-{\mathrm{tan\α}}_n},\mathrm{...},\frac{1}{{\mathrm{tan\α}}_{n-1}-{\mathrm{tan\α}}_n},0,\frac{1}{{\mathrm{tan\α}}_{n+1}-{\mathrm{tan\α}}_n},\mathrm{...},\frac{1}{{\mathrm{tan\α}}_l-{\mathrm{tan\α}}_n}\right);\end{array}$

diag代表對角矩陣，對角線上的元素為括號中的值；

利用相對位移識別出的頻率和阻尼均與真實值一致，但識別出的模態(tài)振型和位移柔度需要進行特殊處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于微波雷達和移動加載車的橋梁快速測試裝置的測試方法，其特征在于：所述識別出的振型與真實振型相比丟失作為參考點處的振型值；下面利用識別出的振型和真實振型之間的數(shù)學(xué)關(guān)系、真實振型互相之間的振型正交性，還原出真實的結(jié)構(gòu)動力特性，采用的公式為：

基點有豎向振動：

${({\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}_i+K_1{\mathrm{\φ}}_i^m)}^T({\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}_j+K_1{\mathrm{\φ}}_j^m)=0,i\≠j$

求解還原出丟失了作為參考點處的振型的值則結(jié)構(gòu)的振型為：

${\mathrm{\φ}}_i={\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}_i+K_1{\mathrm{\φ}}_i^m,i=1,2,...,n$

基點有水平振動：

${\left({K_2}^{-1}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}_i+{K_2}^{-1}\cot \left({\mathrm{\α}}_m\right)K_1{\mathrm{\φ}}_i^m\right)}^T\left({K_2}^{-1}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}_j+{K_2}^{-1}\cot \left({\mathrm{\α}}_m\right)K_1{\mathrm{\φ}}_j^m\right)=0,i\≠j$

求解還原出丟失了作為參考點處的振型的值則結(jié)構(gòu)的振型為：

${\mathrm{\φ}}_i={K_2}^{-1}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}_i+{K_2}^{-1}\cot \left({\mathrm{\α}}_m\right)K_1{\mathrm{\φ}}_i^m,i=1,2,...,n$

基點有豎向、水平耦合振動時：

$\begin{array}{c}{\left({K_3}^{-1}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}_i+{\mathrm{\φ}}_i^n+{K_3}^{-1}\frac{1}{{\mathrm{tan\α}}_m-{\mathrm{tan\α}}_n}{K}_1\left({\mathrm{\φ}}_i^m-{\mathrm{\φ}}_i^n\right)\right)}^T({K_3}^{-1}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}_i+{\mathrm{\φ}}_i^n+\\ {K_3}^{-1}\frac{1}{{\mathrm{tan\α}}_m-{\mathrm{tan\α}}_n}{K}_1\left({\mathrm{\φ}}_i^m-{\mathrm{\φ}}_i^n\right))=0,i\≠j\end{array}$

求解還原出丟失了作為參考點處的振型的值則結(jié)構(gòu)的振型為：

${\mathrm{\φ}}_i={K_3}^{-1}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}_i+{\mathrm{\φ}}_i^n+{K_3}^{-1}\frac{1}{{\mathrm{tan\α}}_m-{\mathrm{tan\α}}_n}{K}_1({\mathrm{\φ}}_i^m-{\mathrm{\φ}}_i^n),i=1,2,...,n$

其中，為通過子空間識別技術(shù)識別的第i階振型；φ_i為相對應(yīng)的真實的第i階振型；為φ_i的第m行，為φ_i的第n行。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于微波雷達和移動加載車的橋梁快速測試裝置的測試方法，其特征在于：所述識別的位移柔度是在移動式?jīng)_擊連續(xù)力作用下進行的柔度識別：沖擊連續(xù)力離散分配到測量節(jié)點處，利用還原的模態(tài)參數(shù)與所識別的結(jié)構(gòu)的頻響函數(shù)結(jié)合，計算出結(jié)構(gòu)的模態(tài)縮放系數(shù)，從而識別出結(jié)構(gòu)的柔度，具體過程為：

移動式?jīng)_擊連續(xù)力的分配：

u_k(t)＝Nu_contact(t)

模態(tài)縮放系數(shù)采用的公式為：

$\frac{q_i{\mathrm{\φ}}_i{\mathrm{\φ}}_i^T}{jw-{\mathrm{\λ}}_{ci}}=\frac{{\mathrm{\φ}}_i{b}_i^m}{z-{\mathrm{\λ}}_i},z=e^{jw\mathrm{\Δ}t},i=1,2,...,n$

式中，q_i是模態(tài)縮放系數(shù)；φ_i利用陣型的正交性求得；是B^m的第i^th行，而B^m＝Ψ^-1B，A＝ΨΛΨ^-1，A和B是通過子空間技術(shù)直接識別系統(tǒng)矩陣；λ_i是對角矩陣Λ對角線上第i個元素，λ_ci＝lnλ_i/Δt；j是虛數(shù)符號，Δt是采樣時間間隔；

求出模態(tài)縮放系數(shù)后，結(jié)構(gòu)的柔度f為：

$f={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n/2}(\frac{q_i{\mathrm{\φ}}_i{\mathrm{\φ}}_i^T}{-{\mathrm{\λ}}_{ci}}+\frac{{q_i}^{*}{{\mathrm{\φ}}_i}^{*}{{\mathrm{\φ}}_i}^{*T}}{-{{\mathrm{\λ}}_{ci}}^{*}})$

式中，■^*代表矩陣的轉(zhuǎn)置。