车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法技术

本发明专利技术公开了一种车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法，包括：（1）获得所需测定影响线的离散测点的响应向量；（2）采集车辆非匀速过桥的实时车轴位置信息；（3）确定所需测定影响线的离散测点的间距；（4）建立每一次采集响应时对应的设定车轴的位置求解方程，获得修正过的设定车轴的位置向量，并构造车轴位置矩阵；（5）基于步骤（4）中车轴位置矩阵，建立车辆荷载矩阵；（6）基于所述响应向量和所述车辆荷载矩阵建立方程，求解前述方程获得桥梁影响线向量。本发明专利技术一方面解决了实际测试中无法精确保证车辆匀速通过桥梁的问题，另一方面解决了桥梁影响线求解方程的不适定问题，从而获得更为准确的桥梁影响线。

Method for determining bridge influence line when vehicle is not uniformly passing

The invention discloses a method for measuring the bridge influence line when a vehicle passes through at uneven speed, which includes: (1) obtaining the response vector of the discrete measuring points needed to measure the influence line; (2) collecting the real-time axle position information of the vehicle when crossing the bridge at uneven speed; (3) determining the spacing of the discrete measuring points needed to measure the influence line; (4) establishing each of the measuring points. The position vector of the set axle is obtained and the axle position matrix is constructed. (5) Based on the axle position matrix in step (4), the vehicle load matrix is established. (6) Based on the response vector and the vehicle load matrix, the equation is established. Obtain the bridge influence line vector by solving the above equations. On the one hand, the invention solves the problem that the uniform speed of vehicles can not be accurately guaranteed to pass through the bridge in the actual test, on the other hand, it solves the ill-posed problem of solving the equation of the bridge influence line, so as to obtain a more accurate bridge influence line.

【技术实现步骤摘要】
车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法
本专利技术属于土木工程应用
，具体涉及一种车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法。
技术介绍
影响线是桥梁的固有特性，物理意义明确，含丰富的桥梁局部信息，新桥的成桥实验和旧桥的检测评估中常包含测量影响线。基于影响线实测结果可以进一步实现桥梁承载力的快速检测。因此，准确测定桥梁的实际影响线具有重要的工程应用价值。目前，国内外学者针对桥梁影响线的测定方法开展了一些研究工作。公告号为CN104819813B的中国专利技术专利，提出了一种桥梁影响线动态测试方法，该方法存在两点不足：一是只能测量应变影响线，二是车辆必须匀速通过桥梁，而实际测试时车辆根本无法精确保证匀速通过桥梁。公告号为CN105973619A的中国专利技术专利申请，提出了一种结构健康监测系统下基于影响线的桥梁局部损伤识别方法，该方法也要求车辆匀速通过桥梁，此外该方法由于响应采样点个数和影响线离散点个数不同，导致影响线识别是一个不适定方程的求解，必须采用优化迭代方法求解。不仅计算复杂，而且识别的影响线是不唯一的，准确性无法得到保证。因此，桥梁影响线测定方法需要从准确性和工程实用性两个方面进一步深入研究。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法，一方面解决了实际测试中无法精确保证车辆匀速通过桥梁的问题，另一方面解决了桥梁影响线求解方程的不适定问题，从而获得更为准确的桥梁影响线。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法，包括以下步骤：(1)针对所需测定影响线的离散测点进行测量，获得响应向量；(2)采集车辆非匀速过桥的实时设定车轴位置信息；(3)确定所需测定影响线的离散测点的间距；(4)建立每一次采集响应时对应的设定车轴的位置求解方程，求解前述方程获得修正过的设定车轴的位置向量，结合车辆轴距，构造车轴位置矩阵；(5)基于步骤(4)中的车轴位置矩阵，建立车辆荷载矩阵；(6)基于步骤(1)中的响应向量和步骤(5)中的车辆荷载矩阵建立桥梁影响线求解方程，求解前述桥梁影响线求解方程获得桥梁影响线向量，完成车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定。进一步地，所述步骤(1)具体包括以下步骤：(1.1)设定第一采样频率为f；(1.2)以车辆的设定车轴从桥梁始端上桥时开始采样，从桥梁末端下桥时结束采样，共计采样q次，对各离散测点进行响应测量；(1.3)获得响应向量{R}为[R1R2…Rq]T，Rm表示第m次响应值，m取值为1,2,…q。进一步地，所述步骤(1.2)中，若最后一次采样时车辆的设定车轴不在桥梁末端，则以到达桥梁末端前最后一次采样结果作为最后一个采样数据。进一步地，所述步骤(1.2)的响应为动位移响应或动应变响应。进一步地，所述步骤(2)具体包括以下步骤：(2.1)设定第二采样频率为fg；(2.2)以车辆的设定车轴从桥梁始端上桥时开始采样，从桥梁末端下桥时结束采样，共计采样p次，对车辆的设定车轴的实时位置进行采样；(2.3)获得车辆设定车轴的位置向量{d}为[d1d2…dp]T，其中，d1＝0；与设定车轴位置对应的采样时间向量{t}为[t1t2…tp]T，其中，ti＝(i-1)/fg，i取值1,2,…p。进一步地，所述步骤(2.2)中若最后一次采样时车辆的设定车轴不在桥梁末端，则以到达桥梁末端前最后一次采样结果为最后一个采样数据。进一步地，所述步骤(3)具体为：所需测定桥梁影响线的离散测点沿桥长等间距布置，离散测点的数量等于响应采样次数q，桥梁影响线离散点的间距x为：式中：L表示桥梁跨度；所需测定的影响线向量{φ}为[φ1φ2…φq]T，φn表示需要求解的第n个离散测点处影响线的值，n取值为1,2,…q。进一步地，所述步骤(4)具体为：(4.1)求解第m次响应对应的时刻Tm：m取值为1,2,…q；(4.2)确定时刻Tm位于设定车轴位置采样时间向量{t}的哪两个元素之间，即计算：式中，表示向下取整，则Tm时刻处于设定车轴位置采样时间向量ts与ts+1之间；s是采样时间向量的阶次；(4.3)计算出Tm时刻车辆设定车轴的位置：若Tm＞tp，则令d'＝L；(4.4)对所有q次响应使用公式(2)～(4)进行处理，得到修正后车辆设定车轴的位置向量{d'}为[d'1d'2…d'q]T；(4.5)根据车辆设定车轴的位置向量{d'}和车辆轴距构造车轴位置矩阵[D]，[D]为q×z阶矩阵，[D]中每个元素Dm,j表示第m次响应采样时第j个车轴距桥梁始端的距离，m取值为1,2,…q，j的取值为1,2,…z，Di,j计算公式为：Dm,j＝dm'-Lj(5)若Dm,j＜0，表明第m次响应采样时第j个车轴还未上桥，则令Dm,j＝0，z表示车辆的轴数。进一步地，所述步骤(5)具体为：(5.1)定义车辆矩阵为[P]，[P]为q阶方阵；(5.2)首先将车辆矩阵[P]中所有元素均设为0，即令[P]＝0；然后，根据第m次响应采样时第j个车轴位置信息Dm,j对矩阵[P]中的相应元素进行赋值：式中，Gj表示第j个车轴轴重；(5.3)对步骤(4)中得到的车轴位置矩阵[D]中的每一个元素Dm,j使用公式(6)～(8)进行处理，得到车辆荷载矩阵[P]。进一步地，所述步骤(6)具体为：(6.1)建立影响线求解方程：[P]{φ}＝{R}(9)式中：[P]为步骤(5)中建立的车辆荷载矩阵；{φ}为待求解的影响线向量；{R}为步骤(1)中的响应向量；(6.2)求解该影响线求解方程得到桥梁影响线{φ}。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术针对桥梁动力测试时无法精确保证车辆匀速通过桥梁的问题，提出采用GPS获取车辆实时位置信息，并且通过插值方法得到车辆荷载矩阵，提高了桥梁影响线测试的实用性。进一步地，本专利技术针对桥梁动力响应采样个数和影响线离散点个数不同时会导致影响线求解的不适定问题，提出了一种影响线离散点个数的确定方法，该方法将桥梁影响线求解方程转化为适定问题，无需采用优化方法进行迭代求解，并且桥梁影响线求解更为准确附图说明图1为本专利技术一种实施例的测定方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。为了解决现有技术中计算复杂、识别的影响线不唯一、准确性无法得到保证等问题，本专利技术提出一种车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法，一方面解决了实际测试中无法精确保证车辆匀速通过桥梁的问题，另一方面解决了桥梁影响线求解方程的不适定问题，从而获得更为准确的桥梁影响线。在本专利技术实施例中，设定桥梁跨度为L，桥梁起始端(车辆的上桥端)为A端，桥梁末端为B端(车辆的下桥端)。采用已知轴重、轴距和轴数的车辆通过桥梁，车辆的轴数为z。车辆的轴重定义为：第1轴轴重为G1、第2轴轴重为G2、依次类推，第z轴轴重为Gz；车辆的轴距定义为：第j轴与第1轴的距离为Lj，j的取值1,2,…,z，其中L1＝0。如图1所示，包括以下步骤：(1)针对所需测定影响线的离散测点进行测量，获得响应向量；在本专利技术实施例中，测定的影响线是动位移影本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)针对所需测定影响线的离散测点进行测量，获得响应向量；(2)采集车辆非匀速过桥的实时设定车轴位置信息；(3)确定所需测定影响线的离散测点的间距；(4)建立每一次采集响应时对应的设定车轴的位置求解方程，求解前述方程获得修正过的设定车轴的位置向量，结合车辆轴距，构造车轴位置矩阵；(5)基于步骤(4)中的车轴位置矩阵，建立车辆荷载矩阵；(6)基于步骤(1)中的响应向量和步骤(5)中的车辆荷载矩阵建立桥梁影响线求解方程，求解前述桥梁影响线求解方程获得桥梁影响线向量，完成车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定。

【技术特征摘要】
1.一种车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)针对所需测定影响线的离散测点进行测量，获得响应向量；(2)采集车辆非匀速过桥的实时设定车轴位置信息；(3)确定所需测定影响线的离散测点的间距；(4)建立每一次采集响应时对应的设定车轴的位置求解方程，求解前述方程获得修正过的设定车轴的位置向量，结合车辆轴距，构造车轴位置矩阵；(5)基于步骤(4)中的车轴位置矩阵，建立车辆荷载矩阵；(6)基于步骤(1)中的响应向量和步骤(5)中的车辆荷载矩阵建立桥梁影响线求解方程，求解前述桥梁影响线求解方程获得桥梁影响线向量，完成车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定。2.根据权利要求1所述的一种车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括以下步骤：(1.1)设定第一采样频率为f；(1.2)以车辆的设定车轴从桥梁始端上桥时开始采样，从桥梁末端下桥时结束采样，共计采样q次，对各离散测点进行响应测量；(1.3)获得响应向量{R}为[R1R2…Rq]T，Rm表示第m次响应值，m取值为1,2,…q。3.根据权利要求2所述的一种车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法，其特征在于：所述步骤(1.2)中，若最后一次采样时车辆的设定车轴不在桥梁末端，则以到达桥梁末端前最后一次采样结果作为最后一个采样数据。4.根据权利要求2或3所述的一种车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法，其特征在于：所述步骤(1.2)的响应为动位移响应或动应变响应。5.根据权利要求1所述的一种车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法，其特征在于：所述步骤(2)具体包括以下步骤：(2.1)设定第二采样频率为fg；(2.2)以车辆的设定车轴从桥梁始端上桥时开始采样，从桥梁末端下桥时结束采样，共计采样p次，对车辆的设定车轴的实时位置进行采样；(2.3)获得车辆设定车轴的位置向量{d}为[d1d2…dp]T，其中，d1＝0；与设定车轴位置对应的采样时间向量{t}为[t1t2…tp]T，其中，ti＝(i-1)/fg，i取值1,2,…p。6.根据权利要求5所述的一种车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法，其特征在于：所述步骤(2.2)中若最后一次采样时车辆的设定车轴不在桥梁末端，则以到达桥梁末端前最后一次采样结果为最后一个采样数据。7.根据权利要求1所述的一种车辆非匀速通过时桥梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙震，应旭永，徐一超，
申请(专利权)人：苏交科集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32