基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法及相关组件技术

本发明专利技术公开了基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法及相关组件，其中，移动检测装置匀速通过该桥梁时能够获取自身在桥梁上行驶时桥梁的振动响应信号，以便处理器获取阶数和桥梁支座的数量相等的桥梁的当前模态频率，并根据桥梁的各阶模态参数和各个支座的刚度之间的对应关系确定桥梁各个支座的当前刚度，再基于桥梁的初始刚度和当前刚度确定桥梁各个支座的病害情况。可见，本申请中的方法无需人工对桥梁各支座逐个进行检测，仅控制移动检测装置通过桥梁即可获取桥梁的振动响应信号，从而对振动响应信号进行处理后确定桥梁各个支座的病害情况，解决了人工检测时的安全问题，检测结果更加准确，提高了桥梁支座的检测效率。

【技术实现步骤摘要】
基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法及相关组件
本专利技术涉及桥梁检测领域，特别是涉及基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法及相关组件。
技术介绍
为了避免桥梁出现支座脱空、支座偏位或支座超压等情况而导致车辆在桥上行驶时存在较大的安全隐患，通常需要对桥梁是否出现上述问题进行检测，而现有技术中的检测方式通常是人工检测，但是当桥梁的位置处于不便于人工检测的地方时，人工无法准确的检测桥梁是否出现问题，而仍导致桥梁存在较大的安全隐患，且人工检测的危险系数较高，对检测工人的人身安全有较大的威胁。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法及相关组件，无需人工对桥梁各支座逐个进行检测，仅控制移动检测装置通过桥梁即可获取桥梁的振动响应信号，从而对振动响应信号进行处理后确定桥梁各个支座的病害情况，解决了人工检测时的安全问题，检测结果更加准确，提高了桥梁支座的检测效率。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法，包括：控制移动检测装置匀速通过桥梁，并接收所述移动检测装置检测的所述桥梁的振动响应信号；对所述振动响应信号进行快速傅里叶变换，以获取所述桥梁的当前模态频率，所述当前模态频率的阶数和所述桥梁支座的数量相等；基于所述桥梁的设计参数确定在对所述桥梁各个支座分别给定多个不同的预设刚度时的各阶模态频率；基于各阶所述模态频率和对所述桥梁各个支座分别给定的多个不同的预设刚度确定所述桥梁的各阶模态频率和桥梁的各个支座的刚度之间的对应关系；将各阶所述当前模态频率代入所述对应关系中，以确定所述桥梁各个支座的当前刚度；基于所述桥梁的初始刚度和所述当前刚度确定所述桥梁各个支座的病害情况。优选地，基于所述桥梁的初始刚度和所述当前刚度确定所述桥梁各个支座的病害情况之前，包括：基于所述桥梁的设计参数建立所述桥梁各个支座在无病害时的有限元模型；基于所述有限元模型确定所述桥梁各个支座的所述初始刚度。优选地，控制移动检测装置匀速通过桥梁，并接收所述移动检测装置检测的所述桥梁的振动响应信号之后，还包括：对所述振动响应信号进行短时傅里叶变换或连续小波变换，以获取所述桥梁的所述当前模态振型；基于所述桥梁的设计参数建立所述桥梁各个支座在无病害时的有限元模型；基于所述有限元模型计算所述桥梁的初始模态振型；将所述当前模态振型和所述初始模态振型进行比较，基于比较结果判断所述桥梁各个支座是否存在病害；若存在，则进入基于所述桥梁的初始刚度和所述当前刚度确定所述桥梁各个支座的病害情况的步骤；若不存在，则判定所述桥梁各个支座不存在病害。优选地，对所述振动响应信号进行短时傅里叶变换或连续小波变换，以获取所述桥梁的所述当前模态振型之前，还包括：对所述振动响应信号进行增强及降噪重构处理，获取处理后的所述振动响应信号；对所述振动响应信号进行短时傅里叶变换或连续小波变换，以获取所述桥梁的所述当前模态振型，包括：对处理后的所述振动响应信号进行短时傅里叶变换或连续小波变换，以获取所述桥梁的所述当前模态振型。优选地，对所述振动响应信号进行快速傅里叶变换，以获取所述桥梁的当前模态频率，所述当前模态频率的阶数和所述桥梁支座的数量相等之前，还包括：对所述振动响应信号进行增强及降噪重构处理，获取处理后的所述振动响应信号；对所述振动响应信号进行快速傅里叶变换，以获取所述桥梁的当前模态频率，所述当前模态频率的阶数和所述桥梁支座的数量相等，包括：对处理后的所述振动响应信号进行快速傅里叶变换，以获取所述桥梁的当前模态频率，所述当前模态频率的阶数和所述桥梁支座的数量相等。优选地，所述移动检测装置包括移动检测装置和设置于所述移动检测装置上的加速度传感器；所述加速度传感器用于检测所述桥梁的振动响应信号。优选地，基于所述桥梁的初始刚度和所述当前刚度确定所述桥梁各个支座的病害情况，包括：确定所述桥梁各个支座的初始刚度减去所述桥梁各个支座的当前刚度的差值，并计算各个所述差值除以自身对应的所述支座的初始刚度的比值；当所述比值为零时，判定与所述比值对应的支座不存在病害；当所述比值大于零但小于预设比值时，判定与所述比值对应的支座存在病害，但与所述比值对应的支座的病害小于预设病害程度；当所述比值不小于所述预设比值时，判定所述比值对应的支座存在病害，且与所述比值对应的支座的病害不小于预设病害程度，并提示用户与所述比值对应的支座需要更换。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于间接模态识别的桥梁支座病害检测系统，包括：控制单元，用于控制移动检测装置匀速通过桥梁，并接收所述移动检测装置检测的所述桥梁的振动响应信号；数据处理单元，用于对所述振动响应信号进行快速傅里叶变换，以获取所述桥梁的当前模态频率，所述当前模态频率的阶数和所述桥梁支座的数量相等；第一确定单元，用于基于所述桥梁的设计参数确定在对所述桥梁各个支座分别给定多个不同的预设刚度时的各阶模态频率；第二确定单元，用于基于各阶所述模态频率和对所述桥梁各个支座分别给定的多个不同的预设刚度确定所述桥梁的各阶模态频率和桥梁的各个支座的刚度之间的对应关系；第三确定单元，用于将各阶所述当前模态频率代入所述对应关系中，以确定所述桥梁各个支座的当前刚度；第四确定单元，用于基于所述桥梁的初始刚度和所述当前刚度确定所述桥梁各个支座的病害情况。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于间接模态识别的桥梁支座病害检测装置，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法的步骤。本申请提供了基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法及相关组件，其中，移动检测装置匀速通过该桥梁时能够获取自身在桥梁上行驶时桥梁的振动响应信号，以便处理器获取阶数和桥梁支座的数量相等的桥梁的当前模态频率，并根据桥梁的各阶模态参数和各个支座的刚度之间的对应关系确定桥梁各个支座的当前刚度，再基于桥梁的初始刚度和当前刚度确定桥梁各个支座的病害情况。可见，本申请中的方法无需人工对桥梁各支座逐个进行检测，仅控制移动检测装置通过桥梁即可获取桥梁的振动响应信号，从而对振动响应信号进行处理后确定桥梁各个支座的病害情况，解决了人工检测时的安全问题，检测结果更加准确，提高了桥梁支座的检测效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法及相关组件的流程示意图；图2为本专利技术提供的一种基于间接模态识别的桥梁支座病害本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法，其特征在于，包括：/n控制移动检测装置匀速通过桥梁，并接收所述移动检测装置检测的所述桥梁的振动响应信号；/n对所述振动响应信号进行快速傅里叶变换，以获取所述桥梁的当前模态频率，所述当前模态频率的阶数和所述桥梁支座的数量相等；/n基于所述桥梁的设计参数确定在对所述桥梁各个支座分别给定多个不同的预设刚度时的各阶模态频率；/n基于各阶所述模态频率和对所述桥梁各个支座分别给定的多个不同的预设刚度确定所述桥梁的各阶模态频率和桥梁的各个支座的刚度之间的对应关系；/n将各阶所述当前模态频率代入所述对应关系中，以确定所述桥梁各个支座的当前刚度；/n基于所述桥梁的初始刚度和所述当前刚度确定所述桥梁各个支座的病害情况。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法，其特征在于，包括：
控制移动检测装置匀速通过桥梁，并接收所述移动检测装置检测的所述桥梁的振动响应信号；
对所述振动响应信号进行快速傅里叶变换，以获取所述桥梁的当前模态频率，所述当前模态频率的阶数和所述桥梁支座的数量相等；
基于所述桥梁的设计参数确定在对所述桥梁各个支座分别给定多个不同的预设刚度时的各阶模态频率；
基于各阶所述模态频率和对所述桥梁各个支座分别给定的多个不同的预设刚度确定所述桥梁的各阶模态频率和桥梁的各个支座的刚度之间的对应关系；
将各阶所述当前模态频率代入所述对应关系中，以确定所述桥梁各个支座的当前刚度；
基于所述桥梁的初始刚度和所述当前刚度确定所述桥梁各个支座的病害情况。


2.如权利要求1所述的基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法，其特征在于，基于所述桥梁的初始刚度和所述当前刚度确定所述桥梁各个支座的病害情况之前，包括：
基于所述桥梁的设计参数建立所述桥梁各个支座在无病害时的有限元模型；
基于所述有限元模型确定所述桥梁各个支座的所述初始刚度。


3.如权利要求1所述的基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法，其特征在于，控制移动检测装置匀速通过桥梁，并接收所述移动检测装置检测的所述桥梁的振动响应信号之后，还包括：
对所述振动响应信号进行短时傅里叶变换或连续小波变换，以获取所述桥梁的所述当前模态振型；
基于所述桥梁的设计参数建立所述桥梁各个支座在无病害时的有限元模型；
基于所述有限元模型计算所述桥梁的初始模态振型；
将所述当前模态振型和所述初始模态振型进行比较，基于比较结果判断所述桥梁各个支座是否存在病害；
若存在，则进入基于所述桥梁的初始刚度和所述当前刚度确定所述桥梁各个支座的病害情况的步骤；
若不存在，则判定所述桥梁各个支座不存在病害。


4.如权利要求3所述的基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法，其特征在于，对所述振动响应信号进行短时傅里叶变换或连续小波变换，以获取所述桥梁的所述当前模态振型之前，还包括：
对所述振动响应信号进行增强及降噪重构处理，获取处理后的所述振动响应信号；
对所述振动响应信号进行短时傅里叶变换或连续小波变换，以获取所述桥梁的所述当前模态振型，包括：
对处理后的所述振动响应信号进行短时傅里叶变换或连续小波变换，以获取所述桥梁的所述当前模态振型。


5.如权利要求1所述的基于间接模态识别的桥梁支座病害检测方法，其特征在于，对所述振动响应信号进行快速傅里叶变换，以获取所述桥梁的当前模态频率，所述当前模态频率的阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔烜，郭宇聪，罗奎，邓露，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43