[发明专利]一种基于归一化车辆轴重时程监测的桥梁损伤定位方法

权利要求书

1.一种基于归一化车辆轴重时程监测的桥梁损伤定位方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1，在运营状态下，采集多个轴距相同的双轴车辆单独行驶过桥梁时的桥梁支座处转角响应数据及车辆轴距和车速信息；

(1.1)在运营状态下，利用布设在桥梁一端支座处的倾角仪不间断地收集桥梁端部转角响应，并通过BWIM系统的车轴检测装置识别桥上行驶车辆的车速、轴数和轴距；

(1.2)根据采集到的桥梁端部转角响应数据，从中截取出双轴车辆单独行驶过桥梁时的桥梁端部转角响应数据，每一组数据长度N与采样频率f和车速v的关系见下式，其中，L为桥梁长度；并且要求两个响应点的间距小于车辆的轴距d；

再根据车辆轴距大小对其进行分组，选择车辆数量相对较多且轴距较小的一组数据进行分析计算；

步骤2，运用最小二乘QR分解递推算法，根据实测转角响应和标定影响线计算平均归一化轴重时程；

(2.1)将截取出来的转角响应数据乘上各自的车速从而进行时空转换，使响应点和车辆前轴在桥梁上的位置一一对应；采用车辆刚上桥时的少量响应和对应的标定影响线值计算车辆的初始轴重；多轴车辆荷载与响应的关系表示为：

θ＝IL·P

其中，θ表示实测转角响应；P表示车辆轴重，IL表示标定影响线值；利用QR分解求解此超定问题，获得车辆的初始轴重；

其中，Q和R分别表示对标定影响线矩阵进行QR分解后获得的正交矩阵和上三角矩阵；表示将超定问题转化为正定问题后的响应向量，其维度和车辆轴数相同；

(2.2)假设步骤(2.1)中的轴重是利用前k次转角响应进行求解的，则k+1时刻的标定影响线矩阵和转角响应矩阵分别为：

其中：θ(k+1)为新增转角响应；X_k+1表示新增转角响应位置对应的标定影响线坐标；λ为遗忘因子；然后利用上一步计算的轴重和θ(k+1)更新正交矩阵R从而计算轴重增量δ_k，从而计算出下一步轴重P_k+1，最终获得轴重时程矩阵P_c，其各列分别代表车辆各轴的轴重时程；

P_k+1＝P_k+δ_k

(2.3)利用全部转角响应识别车辆轴重作为归一化参数然后对车辆轴重时程P_li的每个值除以归一化参数得到归一化轴重时程P´_li；

其中，l表示的是车辆编号，从1–a；a是车辆总数量；i表示的是车辆第i轴；然后，对所有车辆的归一化轴重时程的各点求均值得到平均归一化轴重时程；

步骤3，根据车辆前轴经过损伤时造成的轴重时程的突变进行损伤定位；

双轴车辆的各轴经过损伤时均会在轴重时程上造成一个突变，车辆前轴经过损伤位置造成的轴重时程的突变处用来进行损伤定位，其对应的桥梁位置即为损伤位置。