桥梁(liáng)健康(kāng)监测针对不(bú)用的数据(jù)特性(xìng)和监测项,选择的算法(fǎ)差异还是比较大的,今天我们(men)主要(yào)讨论一(yī)下(xià)动挠度的数据分析相关内容(róng)。运营桥梁结(jié)构挠度是由哪些成分构成的?桥梁结(jié)构挠(náo)度是整(zhěng)体响应(yīng)参数,桥梁在各(gè)种荷(hé)载和环境作用下的性能(néng)以及桥梁结构自(zì)身材料(liào)的变(biàn)异(yì),都(dōu)可通(tōng)过挠度反映出来。
桥(qiáo)梁健康监(jiān)测现场的采样频率设置时,不仅(jǐn)要考虑到较(jiào)低(dī)的采样率会造成采样峰值(zhí)过(guò)小(xiǎo),还要考虑到做频域分析时满足奈奎斯特采样(yàng)定理。因此一(yī)般的(de)建议(yì)采(cǎi)样率至(zhì)少(shǎo)为分析频率的5倍以上,此时(shí)采样信号最(zuì)大(dà)峰值较真实峰值的降低率百分(fèn)比均值可以(yǐ)控制在3%以内。在对峰值(zhí)要求严格的(de)采样中(zhōng),仍然需要(yào)进一步加大采样(yàng)率,8~10倍采样(yàng)率得到的信号峰值与真实信号已基(jī)本接(jiē)近。进(jìn)行数(shù)据采集存(cún)储后,就要从桥梁(liáng)结(jié)构(gòu)安全(quán)评估的需要出发,实(shí)现实时车辆荷载挠度(dù)响应多(duō)级预(yù)警、结构变形(xíng)长期(qī)跟踪、多源数据融合分析,分层(céng)深入综合诊(zhěn)断桥梁结构(gòu)的(de)受(shòu)力状态、劣(liè)化过程,因此挠度监测数据主要应(yīng)用于以下三(sān)个(gè)方面:(1)实时车辆荷载挠度响应多级预(yù)警;(2)冲击作用;(3)结(jié)构长(zhǎng)期变(biàn)形趋势跟踪。
在(zài)进(jìn)行结构状态(tài)评价分析时,需要针对不同效应成分分别进(jìn)行评(píng)价,持久作用效应可用(yòng)于(yú)结构(gòu)损伤(shāng)离线预(yù)警。运营的车(chē)辆(liàng)荷载引起的(de)作用(yòng)效应等于动态作用响应(车辆(liàng)振动引(yǐn)起)与(yǔ)静态作用效应(车辆自重引起)之和(hé),而(ér)绝对(duì)动态作用(yòng)效应受(shòu)桥(qiáo)面不(bú)平整度(dù)、车辆类型、车(chē)辆行驶(shǐ)速度(dù)以及纵向车辆布置方式(shì)、外界(jiè)噪声(shēng)等多种因素影响(xiǎng),因此自重相同的车辆经过同(tóng)一座桥梁结构其作用效应(yīng)也存在差异。《公路桥涵(hán)设计通用规范》(JTG D60)中规定(dìng)了在频(pín)遇(yù)值组合中,可变作用不计入冲击系(xì)数。为评价实(shí)际车(chē)辆荷载引起的作用效应是否超(chāo)过设计频遇值(zhí)下理论(lùn)计算效应,以及评价实际车辆荷载下冲击作用是否超过理论冲击系(xì)数的作用,需进行准(zhǔn)静态作用效应和(hé)动(dòng)态作(zuò)用响应(yīng)的分离。
在进行(háng)动态信号的处理和分析尚需(xū)解决(jué)的技(jì)术问(wèn)题就集(jí)中以下几个(gè)方面:
(1)由(yóu)监测的动态(tài)效应数据提取运(yùn)营(yíng)荷载作用效应成分(fèn);
(2)基(jī)线(长期效应、温度效应、其它缓变效应等)是否发生突变及奇(qí)异的判(pàn)定与(yǔ)校正(zhèng);
(3)运(yùn)营荷载(zǎi)作用效应(yīng)中准静态成(chéng)分和振动成分(fèn)的分离;
(4)在(zài)给定置信度下温(wēn)度效应的提取(qǔ)。
关于以上提到的(de)四种数(shù)据处理方法,在(zài)工(gōng)程实践中应用的方法很多,每种方法都(dōu)有其优缺点,如运营荷载作用效(xiào)应提取,可采用回归分析、经验模式(shì)分解(jiě)(EMD)、小波分解、形态学滤(lǜ)波等方(fāng)法;基线漂移(yí)程度判定与校正,可采用(yòng)回归分析(xī)(线性、非线(xiàn)性)、时间序(xù)列分析或(huò)非参数检验突变等方法;运营荷(hé)载下准静态、动态效应分(fèn)离(lí),可采(cǎi)用移(yí)动平滑和滤波等方法(fǎ);温度效应提取,可采用曲线拟合、基于最小二(èr)乘-支持向量机(jī)、神经(jīng)网络等方法。
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