[发明专利]长大跨桥梁的涡激振动预警方法、装置及终端

说明书

本发明适用于桥梁安全技术领域，提供了一种长大跨桥梁的涡激振动预警方法、装置及终端。该方法包括：获取目标桥梁上多个监测点各自对应的位移序列和目标桥梁的风环境；基于目标桥梁的奇异值谱计算能量集中系数；基于目标桥梁的桥形和位移振型计算振型相关系数；基于能量集中系数和振型相关系数判断目标桥梁是否发生单模态振动，根据风环境和各个监测点的位移均方根判断目标桥梁是否满足涡激振动预警条件，若满足，则发出涡激振动预警。本发明通过能量集中系数和相关系数判断桥梁是否发生单模态振动，可以避免模态节点处的取值对判断结果的影响；将风环境与单模态振动作为并列条件进行涡激振动判断，可以减少误判，提高监测结果的可靠性。

技术领域

本发明属于桥梁安全技术领域，尤其涉及一种长大跨桥梁的涡激振动预警方法、装置及终端。

背景技术

桥梁是交通基础设施中重要的一环，为保证交通运行正常以及行人安全，桥梁的健康状态尤为重要。其中，长大跨桥梁由于自身构造特点，易受到涡激振动的影响，当涡激振动振幅过大且持续时间较长时会影响桥梁的使用性能和安全性，因此，有必要对长大跨桥梁进行结构健康监测。

目前，长大跨桥梁通常使用基于接触式测量技术(压电加速度计、振弦应变仪)的结构健康监测系统，然而，这些监测系统需要安装于桥体且结构复杂，如果安装在模态节点处，测得的参数会受到影响，导致监测结果的可靠性较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种长大跨桥梁的涡激振动预警方法、装置及终端，以解决现有的桥梁结构健康监测系统的可靠性低的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种长大跨桥梁的涡激振动预警方法，包括：

获取目标桥梁上多个监测点各自对应的位移序列和目标桥梁的风环境；位移序列包括监测点在各个采样时刻的位移；

对各个监测点对应的位移序列进行频域分析，得到目标桥梁的奇异值谱和位移振型；

对各个监测点对应的位移序列进行时域分析，得到各个监测点的位移均方根和目标桥梁的桥形；

基于目标桥梁的奇异值谱计算能量集中系数；

基于目标桥梁的桥形和位移振型计算振型相关系数；

基于能量集中系数和振型相关系数判断目标桥梁是否发生单模态振动；

若发生单模态振动，则根据风环境和各个监测点的位移均方根判断目标桥梁是否满足涡激振动预警条件，若满足，则发出涡激振动预警。

本发明实施例的第二方面提供了一种长大跨桥梁的涡激振动预警装置，包括：

获取模块，用于获取目标桥梁上多个监测点各自对应的位移序列和目标桥梁的风环境；位移序列包括监测点在各个采样时刻的位移；

第一分析模块，用于对各个监测点对应的位移序列进行频域分析，得到目标桥梁的奇异值谱和位移振型；

第二分析模块，用于对各个监测点对应的位移序列进行时域分析，得到各个监测点的位移均方根和目标桥梁的桥形；

第一计算模块，用于基于目标桥梁的奇异值谱计算能量集中系数；

第二计算模块，用于基于目标桥梁的桥形和位移振型计算振型相关系数；

第一判断模块，用于基于能量集中系数和振型相关系数判断目标桥梁是否发生单模态振动；

预警模块，用于在发生单模态振动时，根据风环境和各个监测点的位移均方根判断目标桥梁是否满足涡激振动预警条件，并在满足涡激振动预警条件时，发出涡激振动预警。