[发明专利]一种斜拉桥主梁动态挠度的检测方法

摘要

本发明涉及一种斜拉桥主梁动态挠度的检测方法，该方法包括以下步骤：用固定在斜拉索上加速度传感器输出的电压信号，并进行A/D变换；对所得到的数字信号先进行平滑处理，然后再进行带通滤波；对滤波后的加速度信号进行经验模态分解，得到若干个固有模态函数分量，然后进行HHT变换，得到斜拉索的第1阶瞬时频率f(t)；将f(t)代入公式(Ⅱ)中计算动态索力T(t)；用t＝n时刻的动态索力T(n)减去初始时刻的动态索力T(0)得到ΔT(n)，然后将ΔT(n)代入公式(Ⅴ)便得到t＝n时刻的动态挠度δ(n)；采用MATLAB软件的拟合工具箱cftool，将各根斜拉索索梁锚固点在同一时刻的动态挠度采用高斯曲线进行拟合，即可得到整个桥面的动态挠度。该方法能够实现斜拉桥主梁挠度的动态测量，精度可达到亚毫米级。

主权项

1.一种斜拉桥主梁动态挠度的检测方法，该方法包括以下步骤：(1)在斜拉桥的每一根斜拉索上安装一加速度传感器，然后用动态信号采集仪采集每一加速度传感器输出的电压信号，并进行A/D变换；(2)采用Matlab软件对步骤(1)所得到的数字信号先采用五点三次平滑的方法进行平滑处理，然后采用切比雪夫Ⅰ型滤波器进行带通滤波，得到0.2～1.8倍的第一阶预估频率范围内的加速度信号；其中，所述的第一阶预估频率fe由下式(Ⅰ)计算得到：式(Ⅰ)中，Td表示斜拉索的设计索力，m表示斜拉索的线密度，Lc表示斜拉索长度；(3)采用Matlab软件的HHT工具对滤波后的加速度信号进行经验模态分解，得到若干个固有模态函数分量，然后对该固有模态函数分量中的第1阶固有模态函数进行HHT变换，得到斜拉索的第1阶瞬时频率f(t)；(4)将斜拉索的第1阶瞬时频率f(t)代入下式(Ⅱ)中计算动态索力T(t)：式(Ⅱ)中，m表示拉索线密度，Lc表示斜拉索长度，f(t)表示斜拉索的第1阶瞬时频率，A、B为边界条件系数，E表示斜拉索的弹性模量，I表示斜拉索的截面惯性矩；令上式(Ⅱ)中的A的取值应满足下式(Ⅲ)所限定的条件，B的取值应满足下式(Ⅳ)所限定的条件：(5)用t＝n时刻的动态索力T(n)减去初始时刻的动态索力T(0)得到ΔT(n)，然后将ΔT(n)代入下式(Ⅴ)便得到t＝n时刻的动态挠度δ(n)，式(Ⅴ)中，Lt为索塔锚固点到塔底的高度，Et为桥塔的弹性模量、It为桥塔的截面惯性矩，Lc表示斜拉索长度，E为拉索的弹性模量，Ac为拉索的截面积，α为拉索与主梁的夹角；(6)采用MATLAB软件的拟合工具箱cftool，将各根斜拉索索梁锚固点在同一时刻的动态挠度采用高斯曲线进行拟合，高斯函数的次数取3次，即可得到整个桥面的动态挠度。