一种用于桥梁风致振动监测的无线传感器布设方法技术

本发明专利技术提供一种用于桥梁风致振动监测的无线传感器布设方法，该方法首先基于桥梁有限元模型和规范风谱模拟风场，采用桥梁风致振动响应时域计算方法，计算得到桥梁的风致振动响应；在此基础上计算各可选测点对桥梁风致振动的贡献度，绘制各可选测点的贡献度曲线，选取贡献度曲线的峰值点和谷值点作为关键测点布置无线传感器；进一步在各关键测点之间以及关键测点与数据处理中心的数据汇聚节点之间均匀布置尽可能少的中继测点，最终实现桥梁风致振动监测的无线传感器布设。本发明专利技术具有操作简单、易于实现的优点，提高了传感数据采集的代表性和传输的可靠性，具有广阔的工程应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于桥梁风致振动监测的无线传感器布设方法
本专利技术属于土木工程和桥梁监测领域，具体涉及一种用于桥梁风致振动监测的无线传感器布设方法。
技术介绍
桥梁是现代化交通系统的关键节点，是一个国家基础设施不可分割的重要组成，也是一个国家经济发展不可或缺的重要支撑。为了满足地区的经济发展和交通出行需求，大量的千米级缆索支撑桥梁在全国各地建成并投入使用，如北盘江大桥、苏通大桥、润扬大桥、杭州湾大桥、西堠门大桥等。这些桥梁具有跨度大、结构柔、桥塔高和重量轻的特点，风荷载作用下的振动响应成为影响行车舒适性和结构安全性的主要因素之一。不仅如此，我国邻近太平洋，台风频繁登陆并引起桥梁结构的剧烈振动，甚至造成桥梁结构的应力和变形超过材料极限，威胁结构安全。因此，有必要对桥梁结构在风荷载作用下的振动响应进行长期实时监测，进而把握桥梁结构在风荷载作用下的振动响应规律，保障桥梁结构在风荷载作用下的安全。无线传感网络采用无线电波进行数据传输，不需要数据传输导线，具有成本低、体积小、效率高等优点，多跳数据传输模式能够实现监测数据的远距离传输，已成为桥梁振动响应监测的重要手段之一。然而，由于桥梁监测成本和数据传输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于桥梁风致振动监测的无线传感器布设方法，其特征在于：首先基于桥梁有限元模型和规范风谱模拟风场，采用桥梁风致振动响应时域计算方法，计算得到桥梁的风致振动响应；在此基础上计算各可选测点对桥梁风致振动的贡献度，绘制各可选测点的贡献度曲线，选取贡献度曲线的峰值点和谷值点作为关键测点布置无线传感器；进一步在各关键测点之间以及关键测点与数据处理中心的数据汇聚节点之间均匀布置尽可能少的中继测点，最终实现桥梁风致振动监测的无线传感器布设。

【技术特征摘要】
1.一种用于桥梁风致振动监测的无线传感器布设方法，其特征在于：首先基于桥梁有限元模型和规范风谱模拟风场，采用桥梁风致振动响应时域计算方法，计算得到桥梁的风致振动响应；在此基础上计算各可选测点对桥梁风致振动的贡献度，绘制各可选测点的贡献度曲线，选取贡献度曲线的峰值点和谷值点作为关键测点布置无线传感器；进一步在各关键测点之间以及关键测点与数据处理中心的数据汇聚节点之间均匀布置尽可能少的中继测点，最终实现桥梁风致振动监测的无线传感器布设。2.根据权利要求1所述的一种用于桥梁风致振动监测的无线传感器布设方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，基于被测桥梁的设计图纸，采用梁单元和杆单元建立被测桥梁的有限元模型，被测桥梁可选测点位置与有限元模型的节点位置一致，假定有限元模型的节点总数为M，则被测桥梁可选的用于风致振动监测的测点数量也为M；第二步，根据被测桥梁所处的地理位置和桥梁设计规范，选定用于该桥设计的风谱模型，利用谐波叠加法模拟被测桥梁桥址区的风场，风场样本长度为N；第三步，结合有限元模型和模拟风场，利用风致振动时域计算方法，计算得到被测桥梁在风荷载作用下的振动响应；第四步，构造桥梁风致振动响应矩阵Φ，Φ为Φ＝(φ1，φ2，…，φN)(1)其中，φi(i＝1，2，…，N)表示第i个时刻被测桥梁的风致振动响应向量；第五步，计算各可选测点对被测桥梁风致振动响应的贡献度，所有可选测点的贡献度组成贡献度向量E，贡献度向量E的计算公式为：E＝diag(ΦΦT)(2)其中，diag(·)表示选取矩阵的对角元，上标T表...

【专利技术属性】
技术研发人员：周广东，谢美希，朱太勇，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32