[发明专利]基于车辆响应的桥梁空间模态振型获取方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于车辆响应的桥梁空间模态振型获取方法及系统、存储介质，首先将检测车辆行驶通过桥梁，获得对应检测车辆在桥梁上行驶轨迹线测得的检测车辆的振动信号，然后根据获得的振动信号，获得桥梁的对应该行驶轨迹线的振型曲线，对应行驶轨迹线的振型曲线为行驶轨迹线上各位置处桥梁按其固有频率振动时的振幅特征形成的曲线，进一步，根据桥梁上多个行驶轨迹线对应的振型曲线，获得桥梁的空间模态振型，即桥梁上各位置处桥梁按其固有频率振动时的振幅特征形成的曲面。本发明能够获得桥梁的空间模态振型，对获得桥梁整体结构的健康状态具有重要意义。

技术领域

本发明涉及桥梁检测技术领域，特别是涉及一种基于车辆响应的桥梁空间模态振型获取方法及系统。本发明还涉及一种计算机可读存储介质。

背景技术

桥梁建设的规模和能力是一个国家综合实力与科技进步乃至现代文明的标志。桥梁作为公路的重要组成部分，直接关系着行车的安全畅通，以及公众的人身安全。然而，近年来各国相继发生在役桥梁和在建桥梁的垮塌事故，引起了各国政府及世界桥梁工程界的高度关注。桥梁工程结构安全性与可靠性及其所涉及的技术、管理投资的立法问题，都已成为当前世界桥梁界关注的焦点，既是发展中国家面临的技术课题，也是发达国家正在探讨和亟待解决的问题。

截止至2018年底，中国公路桥梁总数超过80万座，桥梁结构的正常使用关系到社会经济的正常运行。对桥梁进行损伤诊断和长期监测是了解桥梁健康状况的重要手段。在过去的二十年中，作为人工检测的替代方法，利用现场的无损传感器技术，通过对包括结构响应在内的结构系统特性分析，达到监测结构损伤或退化的目的，称为结构健康监测(Structural Health Monitoring，SHM)。

在桥梁健康监测系统中，由于结构的内部损伤必然导致结构动力特性的变化。通过周期性的结构模态测试，实时比较所识别的模态参数，判断其准确的损伤位置及变化情况进而实现结构的健康监测和损伤诊断，判定结构的寿命和安全程度，因此，结构模态参数的准确识别非常重要。

目前，基于振动的结构损伤识别方法都只针对桥梁单个车道线路进行模态参数识别，无法对桥梁结构整体进行全面的分析。而桥梁结构的破坏或倒塌，往往由局部发展至整体，单个车道的模态振型无法反映整个桥梁结构整体的动力特性，因此准确地识别出桥梁的空间模态振型对获得桥梁整体结构的健康状态具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于车辆响应的桥梁空间模态振型获取方法及系统，能够获得桥梁的空间模态振型，对获得桥梁整体结构的健康状态具有重要意义。本发明还提供一种计算机可读存储介质。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于车辆响应的桥梁空间模态振型获取方法，包括：

将检测车辆行驶通过桥梁，获得对应所述检测车辆在所述桥梁上行驶轨迹线测得的所述检测车辆的振动信号；

根据获得的所述振动信号，获得所述桥梁的对应该行驶轨迹线的振型曲线，对应行驶轨迹线的振型曲线为行驶轨迹线上各位置处桥梁按其固有频率振动时的振幅特征形成的曲线；

根据所述桥梁上多个行驶轨迹线对应的振型曲线，获得所述桥梁的空间模态振型，桥梁的空间模态振型为桥梁上各位置处桥梁按其固有频率振动时的振幅特征形成的曲面。

优选的，根据获得的所述振动信号，获得所述桥梁的对应该行驶轨迹线的振型曲线包括：

将对应该行驶轨迹线测得的所述振动信号进行频域分析，获得该行驶轨迹线上各位置的频谱；

分别从该行驶轨迹线上各位置的频谱中提取桥梁频率，相应从所述振动信号中获得该行驶轨迹线上各位置处桥梁频率的振幅特征，获得对应该行驶轨迹线的振型曲线。

优选的，所述检测车辆包括第一信号车和第二信号车，信号车用于获取所述检测车辆通过桥梁时所述检测车辆的竖向加速度。