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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明属于桥梁健康监测检测技术领域，提出了一种消除路面粗糙度影响的桥梁模态振型驱车识别方法，结合小波变换，基于圆盘车轮模型建立两辆测量车‑桥模型，其中两辆测量车‑桥接触点竖向动力响应位移可以近似用车辆荷载引起的桥梁竖向静态位移代替，基于此特性，利用结构静力学位移影响线方法，建立直接识别桥面粗糙度理论公式，从测量车‑桥竖向接触响应中消除桥梁路面粗糙度值，从而消除桥梁路面粗糙度的影响，进而精准构建桥梁模态振型。

主权项：1.一种消除路面粗糙度影响的桥梁模态振型驱车识别方法，其特征在于，包括如下步骤：一、数据采集阶段：S1布置运动、静止两辆测量车-桥系统：将装有加速度传感器的两辆测量车分别布置在桥梁上；S2建立相应运动微分方程；二、识别桥面粗糙度值计算阶段：S3利用位移影响线建立两车竖向响应位移；S4建立桥面粗糙度直接识别方程；三、消除粗糙度影响阶段：S5利用桥面粗糙度表达公式和运动测量车-桥竖向加速度接触响应推导出运动测量车-桥“纯净”竖向加速度接触响应；四、构建桥梁模态振型阶段：S6利用小波变换处理竖向“纯净”加速度接触响应后得到桥梁模态振型；所述步骤S2中，考虑车轮实际几何尺寸影响，采用圆盘车轮模型；根据圆盘车轮模型、两辆测量车-桥耦合系统，建立运动、静止两测量车竖向振动响应运动方程，表示为： 式中，mv1，mv2分别为运动、静止测量车的质量，kv1，kv2分别为运动、静止测量车的刚度，运动测量车“1”在桥梁上以匀速速度v行驶，x为运动测量车“1”所在桥上位置，x＝vt，a为静止测量车“2”在桥上位置；以车辆静止时的平衡位置为基准点，y1，y2分别表示运动测量车“1”、静止测量车“2”的竖向响应位移；分别表示运动测量车“1”、静止测量车“2”的竖向加速度响应；u1x表示桥梁在运动测量车“1”与桥接触点P1位置处的竖向位移响应，u2a表示桥梁在静止测量车与桥接触点P2位置处的竖向位移响应，rx表示桥梁在接触点P1位置处的桥面粗糙度值；所述步骤S3中，由于使用的车辆系统的质量要远低于桥梁的质量，且控制车辆行驶速度较低，因此车辆对于桥梁的动力冲击也小；此时，由车辆移动引起的桥梁动力响应位移近似等于车辆荷载引起的桥梁静态位移，则利用结构静力学位移影响线方法表示接触点P1、P2的竖向响应位移u1x和u2a，即： 式中，g表示重力加速度；δijx表示在接触点Pj位置处的单位力引起的在接触点Pi位置处的位移，其值通过结构静力学知识求解；δ12x与δ21a的值大小相等；mv1，mv2分别为运动、静止测量车的质量；所述步骤S4中：将公式3与公式4相除得到接触点P1、P2位置处的桥梁位移响应的静态相关方程公式5： 再将公式5代入方程1中得到直接识别桥面粗糙度rx的表达公式6： 式中，mv1，mv2分别为运动、静止测量车的质量；kv1，kv2分别为运动、静止测量车的刚度；以车辆静止时的平衡位置为基准点，y1，y2分别表示运动测量车“1”、静止测量车“2”的竖向响应位移；分别表示运动测量车“1”、静止测量车“2”的竖向加速度响应；所述步骤S5中：运动测量车“1”的车-桥竖向加速度接触响应计算方式表示为： 考虑到S1中收集的运动测量车的竖向加速度响应数据是离散数据，采用中心差分法计算： 式中，为运动测量车“1”的车-桥竖向加速度接触响应，ωv1为运动测量车“1”的圆频率，Δt为采样间隔；j为第j个采样点；当考虑桥面粗糙度时，运动测量车-桥竖向加速度接触响应由桥梁的竖向位移响应和相应位置处的桥面粗糙度值两部分组成，故利用竖向接触点响应减去粗糙度值得到只含桥梁响应的“纯净”接触点响应“纯净”指不含桥梁粗糙度值影响的数值： 基于静力学影响线方法求解出的桥面粗糙度值，消除车-桥竖向加速度接触响应中的桥梁路面粗糙度的影响，从而求得不含桥梁粗糙度值的“纯净”桥梁响应，从中提取出桥梁频率。

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百度查询： 重庆大学 一种消除路面粗糙度影响的桥梁模态振型驱车识别方法