一种铰缝破损快速检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了工程检测领域的一种铰缝破损快速检测方法及系统，包括：在车辆驶过桥梁时，通过预先安装在桥梁中各预制板底部的传感器采集时程响应信号，利用去噪后的时程响应信号计算每相邻的两预制板之间的响应线性相关性系数；根据线性相关性系数判断两预制板之间的铰缝是否破损；当判断两预制板之间的铰缝发生破损，将破损铰缝两侧预制板的时程响应信号分成设定数量识别段，分别计算时程响应信号中每个识别段的线性相关性系数，根据每个识别段的线性相关性系数确定铰缝的损伤位置和损伤程度；本发明专利技术通过传感器采集车辆荷载作用下桥梁预制板的时程响应信号，根据预制板之间时程响应信号的线性相关性对桥梁的铰缝破损进行快速检测，提高了检测的精度和便利性。提高了检测的精度和便利性。提高了检测的精度和便利性。

【技术实现步骤摘要】
一种铰缝破损快速检测方法及系统


[0001]本专利技术属于工程检测
，具体涉及铰缝破损快速检测方法。

技术介绍

[0002]预制板梁桥一般由预制空心板、现浇企口混凝土铰缝和板式橡胶支座组成，其基本原理是采用横向联系(通常为现浇企口混凝土铰缝和焊接钢板)将各预制板梁连成整体，以共同承受车辆荷载作用，从而有效降低单片板的内力。其中空心板为主要的承重结构，铰缝起到传递分担荷载的作用，橡胶支座负责将上部荷载传递到下部结构。
[0003]铰缝作为预制板梁桥的的重要传力构件，起到横向连接的作用，是保证板间协同工作的关键。随着交通荷载压力的持续增长以及服役年限的不断增加，该类桥梁的整体性逐渐变差，进而导致铰缝的破坏，甚至出现“单板受力”的现象，严重时引起桥梁的坍塌。有调研显示，约有一半以上的空心板梁桥存在铰缝病害，铰缝的病害主要是析白、渗水和开裂等。桥梁工程中，铰接板法理论假定铰缝为可转动的铰，根据力学简化模型计算板梁桥受荷载作用下的荷载横向分布，通过横向分布来评估铰缝状态。目前传统的铰缝损伤识别方法是荷载试验法，根据试验测得的横向分布与设计值进行比较以评估铰缝，但是该方法费时费力、阻碍交通、经济性差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种铰缝破损快速检测方法及系统，通过传感器采集车辆荷载作用下桥梁的时程响应信号，根据预制板之间时程响应信号的线性相关关系对桥梁铰缝破损进行快速检测，提高了检测的精度和便利性。
[0005]为达到上述目的，第一方面本专利技术所采用的技术方案是：<br/>[0006]一种铰缝破损快速检测方法，包括：
[0007]在车辆驶过桥梁时，通过预先安装在桥梁中各预制板底部的传感器采集时程响应信号；
[0008]基于小波变换的方法对时程响应信号中高频振动信号进行去噪，利用去噪后的时程响应信号计算每相邻的两预制板之间的线性相关性系数；
[0009]根据线性相关性系数判断两预制板之间的铰缝是否破损；当判断两预制板之间的铰缝发生破损，将破损铰缝两侧预制板的时程响应信号分成设定数量识别段，分别计算时程响应信号中每个识别段的线性相关性系数，根据每个识别段的线性相关性系数确定铰缝的损伤位置和损伤程度。
[0010]优选的，所述时程响应信号为应变时程响应信号，利用去噪后的应变时程响应信号计算每相邻的两预制板之间的线性相关性系数的方法包括：
[0011][0012]公式中，r
ij
表示为第i个预制板与相邻的第j个预制板之间的相关性系数，相关性
系数r
ij
的取值范围在[
‑
1，1]之间；ε
i
表示为第i块预制板的应变时程响应，ε
j
表示为第j块预制板的应变时程响应，Cov(ε
i
，ε
j
)为应变时程响应ε
i
与应变时程响应ε
j
之间的协方差，Dε
i
为应变时程响应ε
i
的方差；Dε
j
为应变时程响应ε
j
的方差。
[0013]优选的，所述时程响应信号为加速度时程响应信号，利用去噪后的加速度时程响应信号计算每相邻的两预制板之间的线性相关性系数的方法包括：
[0014][0015]公式中，r
ij
表示为第i个预制板与相邻的第j个预制板之间的相关性系数，相关性系数r
ij
的取值范围在[
‑
1，1]之间；a
i
表示为第i块预制板的加速度时程响应，a
j
表示为第j块预制板的加速度时程响应，Cov(a
i
，a
j
)为加速度时程响应a
i
与加速度时程响应a
j
之间的协方差，Da
i
为加速度时程响应a
i
的方差；Da
j
为加速度时程响应a
j
的方差。
[0016]优选的，根据线性相关性系数判断两预制板之间的铰缝是否破损的方法包括：
[0017]令当线性相关性系数小于设定阈值T时，判断两预制板之间的铰缝发生破损；当线性相关性系数大于设定阈值T时，判断两预制板之间的铰缝未发生破损；其中，设定阈值T的取值范围为[0，1]。
[0018]优选的，根据每个识别段的线性相关性系数确定铰缝的损伤位置的方法包括：
[0019]根据每个识别段的线性相关性系数变化量，表达公式为：
[0020][0021]公式中，r
ijk
表示为第i个预制板与相邻的第j个预制板之间铰缝的第k个识别段的线性相关性系数；表示为第i个预制板与相邻的第j个预制板之间铰缝的第k个识别段的线性相关性系数变化量；
[0022]损伤铰缝的线性相关性系数变化量的表达公式为：
[0023][0024]公式中，表示为第i个预制板与相邻的第j个预制板之间铰缝的线性相关性系数变化量；N表示为时程响应信号分成识别段的总数量；
[0025]当时表示第i个预制板与相邻的第j个预制板之间铰缝的第k个识别段损坏；根据各识别段的线性相关性系数变化率对铰缝损伤的区域进行定位。
[0026]优选的，根据每个识别段的线性相关性系数确定铰缝的损伤程度的方法包括：
[0027][0028]公式中，S
ij
表示为第i个预制板与相邻的第j个预制板之间铰缝损伤程度；n表示为铰缝中存在损坏区域的识别段数量。
[0029]第二方面本专利技术提供了一种铰缝破损快速检测系统，包括：
[0030]采集模块，用于在车辆驶过桥梁时通过预先安装在桥梁中各预制板底部的传感器采集时程响应信号；
[0031]信号去噪模块，用于基于小波变换的方法对时程响应信号中高频振动信号进行去噪；
[0032]铰缝破损判断模块，用于利用去噪后的时程响应信号计算每相邻的两预制板之间的线性相关性系数；根据线性相关性系数判断两预制板之间的铰缝是否破损；
[0033]破损定位和量化模块，用于当判断两预制板之间的铰缝发生破损，将破损铰缝两侧预制板的时程响应信号分成设定数量识别段，分别计算时程响应信号中每个识别段的线性相关性系数，根据每个识别段的线性相关性系数确定铰缝的损伤位置和损伤程度。
[0034]优选的，所述传感器安装于所述桥梁预制板的跨中位置。
[0035]优选的，所述传感器为长标距应变传感器或加速度传感器。
[0036]优选的，当所述传感器为长标距应变传感器时，长标距应变传感器的标距为50cm至100cm且采样频率大于或等于50Hz。
[0037]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0038]本专利技术中在车辆驶过桥梁时，通过预先安装在桥梁中各预制板底部的传感器采集时程响应信号；本专利技术无需阻隔交通，提高了检测的便利性。
[0039]本专利技术中根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铰缝破损快速检测方法，其特征在于，包括：在车辆驶过桥梁时，通过预先安装在桥梁中各预制板底部的传感器采集时程响应信号；基于小波变换的方法对时程响应信号中高频振动信号进行去噪，利用去噪后的时程响应信号计算相邻两预制板之间的线性相关性系数；根据线性相关性系数判断两预制板之间的铰缝是否破损；当判断两预制板之间的铰缝发生破损，将破损铰缝两侧预制板的时程响应信号分成设定数量识别段，分别计算时程响应信号中每个识别段的线性相关性系数，根据每个识别段的线性相关性系数确定铰缝的损伤位置和损伤程度。2.根据权利要求1所述的一种铰缝破损快速检测方法，其特征在于，所述时程响应信号为应变时程响应信号，利用去噪后的应变时程响应信号计算每相邻的两预制板之间的线性相关性系数的方法包括：公式中，r
ij
表示为第i个预制板与相邻的第j个预制板之间的线性相关性系数，线性相关性系数r
ij
的取值范围在[
‑
1,1]之间；ε
i
表示为第i块预制板的应变时程响应，ε
j
表示为第j块预制板的应变时程响应，Cov(ε
i
，ε
j
)为应变时程响应ε
i
与应变时程响应ε
j
之间的协方差，Dε
i
为应变时程响应ε
i
的方差；Dε
j
为应变时程响应ε
j
的方差。3.根据权利要求1所述的一种铰缝破损快速检测方法，其特征在于，所述时程响应信号为加速度时程响应信号，利用去噪后的加速度时程响应信号计算每相邻的两预制板之间的线性相关性系数的方法包括：公式中，r
ij
表示为第i个预制板与相邻的第j个预制板之间的线性相关性系数，线性相关性系数r
ij
的取值范围在[
‑
1,1]之间；a
i
表示为第i块预制板的加速度时程响应，a
j
表示为第j块预制板的加速度时程响应，Cov(a
i
，a
j
)为加速度时程响应a
i
与加速度时程响应a
j
之间的协方差，Da
i
为加速度时程响应a
i
的方差；Da
j
为加速度时程响应a
j

【专利技术属性】
技术研发人员：唐永圣，仓基刚，于涛，林运真，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：