[发明专利]基于实测加速度的大跨度桥梁结构外界时段激励评价方法

说明书

基于实测加速度的大跨度桥梁结构外界时段激励评价方法，首先由桥梁结构上设置的加速度采集单元、应变/应力采集单元进行数据采集，提取出桥梁结构健康监测系统的加速度采集单元的加速度数据，经过滤波去噪处理；其次将一天24小时数据按照小时进行划分，一共分成24个时段；再次针对24个时段的数据进行振动的均方根处理；每个时段计算出来的数据进行累加即24个数据进行累加；继而利用每个时段结果和累加的24个数据结果，推算出每个时段振动比例，提供一种使用范围广，测量精度高的大跨度桥梁结构外界时段激励评价方法。可广泛应用于大型建筑、隧道等常见的重大基础设施的结构健康监测。

一、技术领域

本发明涉及一种结构外界时段激励评价方法，涉及到大跨度桥梁的结构健康监测，具体是一种基于实测加速度的大跨度桥梁结构外界时段激励评价方法。

二、背景介绍

大跨度桥梁的结构健康监测在桥梁的管理和养护过程中发挥着重要的作用。结构健康监测数据是分析桥梁结构损伤以及外界激励作用的重要参考。传统的结构损伤判断较为简单，仅仅通过有限元分析工具来模拟外界激励以及桥梁响应，然而激励的不确定性以及随机性很难精确模拟，激励对桥梁结构的作用影响较大，模拟不准确往往会造成对桥梁的结构健康状态评价不够精确。

采用基于桥梁结构健康监测的实测数据来分析桥梁结构损伤是一种在实际外界激励条件下的评价方法，结论具有可靠性和说服力。采用加速度均方根值以及函数逼近方法来评价外界激励的时段响应具有准确解决外界激励不确定性和随机性的作用。对于桥梁的科学管理和维护工作，具有积极作用。

三、发明内容

本发明的目的在于，提供一种使用范围广，测量精度高的大跨度桥梁结构外界时段激励评价方法，该方法只需将时刻带入拟合函数或者曲线进行计算即可实时得出任何时刻外界激励对桥梁结构状态的振动影响。该方法还可广泛应用于大型建筑、隧道等常见的重大基础设施的结构健康监测。

本发明的目的是这样实现的：基于实测加速度的大跨度桥梁结构外界时段激励评价方法，首先由桥梁结构上设置的加速度采集单元、应变/应力采集单元进行数据采集，将桥梁结构健康监测系统的加速度采集单元的加速度数据提取出来，并经过滤波去噪处理；其次将一天24小时数据按照小时进行划分，一共分成24个时段；再次针对24个时段的数据进行振动的均方根(RMS)处理，计算RMS处理结果。每个时段计算出来的数据进行累加即24个数据进行累加；继而利用每个时段结果和累加的24个数据结果，推算出每个时段振动比例，通过图形方式描述出振动比例变化趋势图；最后通过高斯逼近方法，计算出拟合函数的各阶参数，从而可以推导出拟合函数以及拟合曲线。根据拟合函数或者拟合曲线，可以计算任意时刻外界激励的变化规律以及振动RMS比例,从而可以更好的评价外界激励对桥梁结构状态变化的作用规律。

所述的均方根(RMS)处理，是指对每个时段的数据进行均方根值计算，公式如下：

其中X_i代表这个时间段内所有的加速度数值，N代表这个时间段内采集到的加速度个数，X_rms代表计算出来的加速度有效值。

所述的每个时段振动比例值，各时段的振动有效值除以所有时段累加值来计算的，公式如下：

其中R(i)代表计算出的个时段振动比例值，X_rms(i)代表第i个时段的加速度有效值。

所述的高斯逼近方法通过如下公式来计算，

f(x)＝a1*exp(-((x-b1)/c1)^2)+a2*exp(-((x-b2)/c2)^2)+

a3*exp(-((x-b3)/c3)^2)+a4*exp(-((x-b4)/c4)^2)+

a5*exp(-((x-b5)/c5)^2)+a6*exp(-((x-b6)/c6)^2)