[发明专利]一种基于Brakhagev方法的桥梁移动车辆荷载识别方法

摘要

本发明公开了一种基于Brakhage方法的桥梁移动车辆荷载识别方法，(1)、在桥面预设测点位置均布置光电传感器、应变片和加速度计，(2)、建立桥梁的简化物理力学模型(3)、通过卷积积分在时域求解，得到形如的系统方程，则为已知的系统矩阵，为已知的桥面响应，即为所求的移动车辆荷载；（4）、将系统方程左右侧同时乘以系统矩阵转置矩阵，即为求解；（5）、采用Brakhage方法进行迭代求解，引入一个预定常数，且满足0<<1，最终可求出移动车辆荷载的第步迭代解。本发明克服了传统移动荷载识别方法抗噪性差的缺点，能够从含有噪声的桥梁响应信号中精确识别桥面移动车辆荷载，识别方法非常适用于桥梁移动荷载现场识别。

主权项

一种基于Brakhage v方法的桥梁移动车辆荷载识别方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、在桥面预设测点位置均布置光电传感器、应变片和加速度计，由光电传感器测量获得移动车辆荷载的行驶速度，应变片测量获得移动车辆荷载的应变，加速度计测量获得桥梁在移动车辆荷载作用下的加速度；(2)、建立桥梁的简化物理力学模型，取桥梁长度为L，桥面移动车辆荷载f以均匀速度c沿着桥面移动，桥梁单位长度质量为ρ，考虑粘性阻尼并取阻尼系数为C，简支梁抗弯刚度为EI；桥面上t时刻移动车辆荷载动力学方程如式(1)所示：q··n(t)+2ξnωnq·n(t)+ωn2qn(t)=2ρLpn(t),n=1,2,...,∞---(1)]]>其中：qn(t)为桥梁的第n阶模态振型；为qn(t)的二阶导数，为qn(t)的一阶导数；pn(t)为桥面移动车辆荷载模态表达式，f(t)表示车辆荷载f在t时刻的值；ξn为粘性阻尼比，C为阻尼系数，不是一个定值，和桥梁自身特征及材料属性有关，可以根据仪器测得；ωn为圆频率，(3)、通过卷积积分在时域求解qn(t)，得到形如Af＝b的系统方程，则A为已知的系统矩阵，b为已知的桥面响应，f即为所求的移动车辆荷载；(4)、将系统方程Af＝b左右侧同时乘以系统矩阵转置矩阵AT，即为求解ATAf＝ATb；(5)、采用Brakhage v方法进行迭代求解，引入一个预定常数v，且满足0<v<1，由迭代步k和预定常数v可得到两个迭代系数αk和βk分别为：αk=4(k+ν)(k+ν+0.5)(k+2ν)(k+2ν+0.5),βk=(k+ν)(k+1)(k+0.5)(k+2ν)(k+2ν+0.5)(k+ν+1);]]>迭代步k自由选取，取10到100之间常数均可；迭代过程表示成如下形式：p(k)＝q(k‑1)+βkp(k‑1)，q(k)＝q(k‑1)‑αkATAp(k)，f(k)＝f(k‑1)‑αkp(k)其中f(k)即为移动车辆荷载f的第k步迭代解，p(k)和q(k)为辅助迭代向量；引入||A||2的近似值Bk都是近似值，||Bk||2为Bk的范数，然后通过将A和b分别乘以使其满足||A||2略小于1这个先决条件，定义Lanczos双对角化算法迭代次数为m步，取m≥3即可满足计算要求；最终可求出移动车辆荷载f的第k步迭代解f(k)。