一种中小跨径装配式桥梁安全监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种中小跨径装配式桥梁安全监测方法及装置，属于桥梁监测技术领域，解决了现有技术中监测指标针对性不强、监测成本高的问题。该方法包括，选取待监测桥梁的第一监测点、第二监测点和第三监测点；分别测量获得第一监测点处的应变数据、第二监测点处的挠度数据和第三监测点处的加速度数据，并基于测得的应变数据获得所述待监测桥梁相邻两片梁的横向相关系数，基于测得的所述加速度数据获得所述待监测桥梁的自振频率；将获得的应变数据、挠度数据、横向相关系数或自振频率与对应的预设阈值进行比较，获得待监测桥梁安全监测结果。该方法针对中小跨径装配式桥梁提出了完整的监测体系，提高监测准确性和有效性的同时，降低了监测成本。

【技术实现步骤摘要】
一种中小跨径装配式桥梁安全监测方法及装置
本专利技术涉及桥梁监测
，尤其涉及一种中小跨径装配式桥梁安全监测方法及装置。
技术介绍
中小跨径装配式桥梁(主要指装配式小箱梁、T梁和空心板结构)作为高速公路的重要组成部分，其结构相对简单，但数量众多，其结构安全问题，对高速公路的运营安全具有重要影响。据统计，全国大约有1000多座中小跨径桥梁存在安全性和耐久性不足的缺陷，还有桥梁出现垮塌等安全事故。当前对于中小跨径桥梁结构的安全评估，主要依靠桥梁养护规范要求每年组织的定期巡查和检查，受技术因素影响，并未采取相应的安全监测技术。随着服役年限的不断增长，高速路网当中的中小跨径装配式桥梁的安全监测需求日益迫切。目前国内外工程技术人员对中小跨径装配式桥梁的安全监测模式主要有两种，即单指标安全监测模式和多指标安全监测模式。单指标安全监测模式主要是单纯采用结构应变指标或者挠度指标设计中小跨径装配式桥梁安全监测系统，其主要考虑节约监测成本，此模式只能对桥梁的某一类性能进行分析；此外，多指标安全监测模式主要是照搬大桥安全监测系统模式，采用上百套监测设备进行结构安全监测。现有技术主要存在以下缺陷，一是单指标监测模式监测指标不全面，监测结果可靠性弱，无法全面准确评估桥梁结构的安全状态,；二是多指标监测模式往往投资较大，监测指标的针对性不强、数据量大，许多指标的监测数据无法得到有效利用，装置造价高，此外中小跨径桥梁往往养护资金不足，多指标监测模式的装置使用寿命较短。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种中小跨径装配式桥梁安全监测方法及装置，用以解决现有监测方法的监测指标针对性不强、监测结果准确性和有效性弱、监测成本高的问题。一方面，本专利技术提供了一种中小跨径装配式桥梁安全监测方法，包括：选取待监测桥梁的第一监测点、第二监测点和第三监测点；分别测量获得第一监测点处的应变数据、第二监测点处的挠度数据和第三监测点处的加速度数据，并基于测得的应变数据获得所述待监测桥梁相邻两片梁的横向相关系数，基于测得的所述加速度数据获得所述待监测桥梁的自振频率；基于获得的所述应变数据、挠度数据、横向相关系数和自振频率，得到待监测桥梁的安全监测结果。进一步的，通过下述方式选取待监测桥梁的所述第一监测点、第二监测点和第三监测点：选取待监测桥梁每一监测孔跨的监测截面；在所述监测截面每片梁底中部布设所述第一监测点；在所述监测截面的外侧边梁布设所述第二监测点，同时，若所述待监测桥梁的梁片数n为偶数，则在第n/2片中梁梁底布设所述第二监测点，若所述待监测桥梁的梁片数n为奇数，则在第(n+1)/2片中梁梁底布设所述第二监测点；在所述监测截面外侧边梁梁底布设所述第三监测点。进一步的，还包括对监测得到的所述应变数据、挠度数据和加速度数据进行如下处理：剔除监测得到的所述数据中的异常数据，并填补缺失数据以及消除噪声数据；剔除温度对监测得到的所述数据的影响。进一步的，通过下述方式剔除温度对监测的得到的所述数据的影响：分别对以预设时间间隔采集的应变数据、挠度数据及加速度数据序列进行数据拟合得到相应的应变数据趋势项、挠度数据趋势项及加速度数据趋势项；利用采集的所述应变数据、挠度数据及加速度数据分别减去对应的所述应变数据趋势项、挠度数据趋势项及加速度数据趋势项，获得剔除温度影响后的应变数据、加速度数据及挠度数据。进一步的，根据两个相邻第一监测点处测得的应变数据获得对应的相邻两片梁的横向相关系数；并将测得的预设时间段内的所述加速度数据通过频域变换获得所述待监测桥梁的自振频率。进一步的，通过下述方式基于获得的所述应变数据、挠度数据、横向相关系数及自振频率，得到待监测桥梁的安全监测结果：若其中应变评估值、挠度评估值、横向相关系数评估值和自振频率评估值均大于等于1，则判定所述待监测桥梁的安全状态正常，若其中任一评估值小于1，则判定所述待监测桥梁安全状态异常；或者，基于应变、挠度、横向相关系数及自振频率各指标对桥梁结构安全状态影响的权重值和对应的评估值，得到待监测桥梁的安全监测结果。与现有技术相比，本方法至少可实现如下有益效果之一：1、本专利技术针对中小跨径装配式桥梁，提出了测量应变、挠度、横向相关系数及自振频率四个指标对桥梁的安全状态进行监测，指标全面且针对性强，保证了桥梁监测结果的可靠性及有效性，且适用性强，规避了单指标模式指标不全、检测结果准确率低的问题，以及多指标模式针对性不强、数据量大，处理效率低且监测成本高的问题。2、本专利技术选取不同的监测点以监测不同的数据，在选取的监测点数量较少的情况下，保证了监测准确性的同时，降低了监测成本。另一方面，本专利技术提供了一种中小跨径装配式桥梁安全监测装置，包括：采集装置，用于采集待监测桥梁预设监测点处的应变数据、挠度数据或加速度数据；数据处理器，用于对采集到的数据进行数据异常判断及数据异常处理，剔除温度对处理后的所述应变数据、挠度数据及加速度数据的影响，并分别根据剔除温度后的应变数据及加速度数据获得待监测桥梁的横向相关系数及自振频率；处理器，用于基于数据处理器获得的所述应变数据、挠度数据、横向相关系数和自振频率，得到待监测桥梁的安全监测结果。进一步的，所述采集装置包括；应变传感器、动挠度计和加速度传感器分别用于测量应变数据、挠度数据或加速度数据；数据采集仪，用于接收并传输采集到的所述应变数据和加速度数据至所述数据处理器。进一步的，所述数据处理器通过下述方式剔除温度对处理后的所述应变数据、挠度数据及加速度数据的影响：分别对以预设时间间隔采集的应变数据、挠度数据及加速度数据序列进行数据拟合得到相应的应变数据趋势项、挠度数据趋势项及加速度数据趋势项；用采集的所述应变数据、挠度数据及加速度数据分别减去对应的应变数据趋势项、挠度数据趋势项及加速度数据趋势项，获得剔除温度影响后的应变数据、挠度数据及加速度数据；并且，所述数据处理器根据两个相邻第一监测点处测得的应变数据获得对应的相邻两片梁的横向相关系数；并将测得的预设时间段内的所述加速度数据通过频域变换获得所述待监测桥梁的自振频率。进一步的，所述处理器通过下述方式基于获得的所述应变数据、挠度数据、横向相关系数及自振频率，得到待监测桥梁的安全监测结果：若其中应变评估值、挠度评估值、横向相关系数评估值和自振频率评估值均大于等于1，则判定所述待监测桥梁的安全状态正常，若其中任一评估值小于1，则判定所述待监测桥梁安全状态异常；或者，基于应变、挠度、横向相关系数及自振频率各指标对桥梁结构安全状态影响的权重值和对应的评估值，得到待监测桥梁的安全监测结果。与现有技术相比，本装置至少可实现如下有益效果之一：1、本专利技术针对中小跨径装配式桥梁，提出了测量应变、挠度、横向相关系数及自振频率四个指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中小跨径装配式桥梁安全监测方法，其特征在于，包括/n选取待监测桥梁的第一监测点、第二监测点和第三监测点；/n分别测量获得第一监测点处的应变数据、第二监测点处的挠度数据和第三监测点处的加速度数据，并基于测得的应变数据获得所述待监测桥梁相邻两片梁的横向相关系数，基于测得的所述加速度数据获得所述待监测桥梁的自振频率；/n基于获得的所述应变数据、挠度数据、横向相关系数和自振频率，得到待监测桥梁的安全监测结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种中小跨径装配式桥梁安全监测方法，其特征在于，包括
选取待监测桥梁的第一监测点、第二监测点和第三监测点；
分别测量获得第一监测点处的应变数据、第二监测点处的挠度数据和第三监测点处的加速度数据，并基于测得的应变数据获得所述待监测桥梁相邻两片梁的横向相关系数，基于测得的所述加速度数据获得所述待监测桥梁的自振频率；
基于获得的所述应变数据、挠度数据、横向相关系数和自振频率，得到待监测桥梁的安全监测结果。


2.根据权利要求1所述的中小跨径装配式桥梁安全监测方法，其特征在于，通过下述方式选取待监测桥梁的所述第一监测点、第二监测点和第三监测点：
选取待监测桥梁每一监测孔跨的监测截面；
在所述监测截面每片梁底中部布设所述第一监测点；
在所述监测截面的外侧边梁布设所述第二监测点，同时，若所述待监测桥梁的梁片数n为偶数，则在第n/2片中梁梁底布设所述第二监测点，若所述待监测桥梁的梁片数n为奇数，则在第(n+1)/2片中梁梁底布设所述第二监测点；
在所述监测截面外侧边梁梁底布设所述第三监测点。


3.根据权利要求2所述的中小跨径装配式桥梁安全监测方法，其特征在于，还包括对监测得到的所述应变数据、挠度数据和加速度数据进行如下处理：
剔除监测得到的所述数据中的异常数据，并填补缺失数据以及消除噪声数据；
剔除温度对监测得到的所述数据的影响。


4.根据权利要求3所述的中小跨径装配式桥梁安全监测方法，其特征在于，通过下述方式剔除温度对监测的得到的所述数据的影响：
分别对以预设时间间隔采集的应变数据、挠度数据及加速度数据序列进行数据拟合得到相应的应变数据趋势项、挠度数据趋势项及加速度数据趋势项；
利用采集的所述应变数据、挠度数据及加速度数据分别减去对应的所述应变数据趋势项、挠度数据趋势项及加速度数据趋势项，获得剔除温度影响后的应变数据、加速度数据及挠度数据。


5.根据权利要求4所述的中小跨径装配式桥梁安全监测方法，其特征在于，根据两个相邻第一监测点处测得的应变数据获得对应的相邻两片梁的横向相关系数；
并将测得的预设时间段内的所述加速度数据通过频域变换获得所述待监测桥梁的自振频率。


6.根据权利要求1-5任一所述的中小跨径装配式桥梁安全监测方法，其特征在于，通过下述方式基于获得的所述应变数据、挠度数据、横向相关系数及自振频率，得到待监测桥梁的安全监测结果：
若其中应变评估值、挠度评估值、横向相关系数评估值和自振频率评估值均大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷伟，刘国明，闫涛，张悦，靳彦彪，乔盘，张龙，刘鹏冲，刘耀武，陈尧，张聪，秦振霞，侯志军，
申请(专利权)人：河北省交通规划设计院，河北瑞志交通技术咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13