一种基于温度改变的桥梁快速测试与评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于温度改变的桥梁快速测试与评估方法，通过设置在桥梁上的传感器对桥梁结构在不同温度条件下的结构动力响应进行采集，利用动力信号分析方法识别桥梁结构在不同温度条件下的基本动力特性参数，并将其代入振型缩放系数与外界温度条件以及动力参数之间的映射关系中，得到桥梁结构的振型缩放系数以及不同温度条件下的位移柔度矩阵深层次参数，从而预测结构在任意静力荷载下的变形、进行损伤识别以及进行结构长期性能研究，本发明专利技术克服了传统冲击振动测试需要人工激励装置以及封闭交通的缺点，同时克服了现有环境振动测试方法不能有效支持桥梁结构安全评估的缺点，具有测试时间少，不需要封闭交通，精度高以及抗噪音能力强的优点。

A fast bridge test and evaluation method based on temperature change

The invention discloses a bridge based on temperature change fast test and evaluation method of bridge structure dynamic response under different temperature conditions were collected by sensors installed in the bridge, analysis method for identification of bridge structure under different temperature conditions the basic dynamic parameters by dynamic signal, and the mapping relationship between the into the mode of zoom ratio and external temperature conditions and dynamic parameters, obtained modal zoom coefficient of bridge structure under different temperature conditions and the displacement of the flexibility matrix of deep parameters, thus predicting deformation and structure in any static loads and damage identification of long-term performance of the structure, the invention overcomes the impact of vibration test the artificial excitation device and faults are closed to traffic, while overcoming the existing environmental vibration test The method can not effectively support the shortcomings of bridge structure safety assessment, and has the advantages of less test time, no need of closed traffic, high accuracy and strong noise resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种基于温度改变的桥梁快速测试与评估方法
本专利技术涉及一种基于温度改变的桥梁快速测试与评估方法，可实现桥梁结构的挠度预测和安全状态评估，属于结构健康监测

技术介绍
结构健康监测技术的概念于上个世纪三十年代开始被提出，并被普遍认为是提高工程结构健康与安全及实现结构长寿命和可持续管理的最有效途径之一。经过几十年的发展，新型智能传感技术如无线传感、光纤传感、微波雷达技术等如雨后春笋般出现并得到迅速推广，各类型传感器和数据采集系统等健康检测技术所需要的硬件基础逐步建立，基于监测信号的各类型结构识别方法、损伤识别方法、结构性能评估预测和风险分析等方法日趋成熟并应用于多座桥梁，如：金门大桥、Humber大桥、苏通大桥等。环境振动测试为现有结构健康监测的主要手段，它利用风荷载和车流等自然条件激励桥梁，相对于人工激振测试具有操作方便的优点,它能够输出结构的基本动力特性参数如：频率、阻尼和振型等。国内外学者研究了各种不确定因素及外界条件(温度、风速以及结构响应幅值等)对结构振动特性的影响。国内外学者广泛研究了外界温度条件对结构固有频率的影响,比如:LosAlamos国家实验室对位于NewM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于温度改变的桥梁快速测试与评估方法，其特征在于，包括传感器系统、数据采集系统以及数据分析系统，所述传感器系统用来获取桥梁结构在参考温度T0、改变温度T1和T2条件下的测点加速度时程以及外界温度条件；所述数据采集系统用来采集和保存加速度传感器获取到的加速度信号以及温度传感器采集的不同外界温度条件；所述数据分析系统根据不同温度条件下的加速度结构动力响应获取桥梁结构的基本模态参数，通过参考温度T0、改变温度T1和T2三种状态下的温度荷载值以及基本模态参数计算桥梁结构的振型缩放系数，结合振型缩放系数和不同温度条件下的基本模态参数可以识别桥梁结构在不同温度条件下的位移柔度矩阵；基于识别的位移柔度矩...

【技术特征摘要】
1.一种基于温度改变的桥梁快速测试与评估方法，其特征在于，包括传感器系统、数据采集系统以及数据分析系统，所述传感器系统用来获取桥梁结构在参考温度T0、改变温度T1和T2条件下的测点加速度时程以及外界温度条件；所述数据采集系统用来采集和保存加速度传感器获取到的加速度信号以及温度传感器采集的不同外界温度条件；所述数据分析系统根据不同温度条件下的加速度结构动力响应获取桥梁结构的基本模态参数，通过参考温度T0、改变温度T1和T2三种状态下的温度荷载值以及基本模态参数计算桥梁结构的振型缩放系数，结合振型缩放系数和不同温度条件下的基本模态参数可以识别桥梁结构在不同温度条件下的位移柔度矩阵；基于识别的位移柔度矩阵来预测桥梁结构在任意静力荷载下的挠度、损伤识别以及桥梁结构长期性能研究，以及对桥梁结构的安全状态进行评估。2.一种基于温度改变的温度改变的桥梁快速测试与评估方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤一，通过在设置在桥梁长度方向上的一组传感器对桥梁结构在参考温度T0、改变温度T1和T2条件下的结构动力响应进行采集；步骤二，在采集得到桥梁结构在不同温度条件下的结构动力响应之后，通过模态分析算法识别得到桥梁结构在参考温度T0条件下的第r阶固有频率ω0r和未归一化振型{ψr}，以及改变温度T1和T2条件下的第r阶固有频率ω1r和ω2r，从而得到关于振型缩放系数的未知系数以及的表达式为：其中：I为测试截面惯性矩；CT＝Aα(2T02+T12+T22-2T0T1-2T0T2)；{ψr}为参考温度T0条件下的第r阶未归一化振型{ψr}；{ψr}T为第r阶未归一化振型{ψr}的转置矩阵；A为测试截面面积；α为测试结构所采用材料的温度线膨胀系数；矩阵[B]为关于形函数二阶导数的常数矩阵，其表达式为矩阵[G]为关于形函数一阶导数的常数矩阵，其表达式为

【专利技术属性】
技术研发人员：张建，田永丁，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32