□杜祝遙

(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710300)

基于橋面損傷檢測(cè)的經(jīng)濟(jì)分析

□杜祝遙

(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710300)

隨著人們對(duì)交通出行需求的增大，對(duì)于橋面損傷統(tǒng)計(jì)檢測(cè)分析愈加重要。本文所研究的損傷檢測(cè)分析，是一個(gè)基于橋面損傷統(tǒng)計(jì)檢測(cè)分析改進(jìn)的方法。它是一種損傷診斷方法。利用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量來(lái)研究的橋梁響應(yīng)。

橋面損傷；檢測(cè)；響應(yīng)

應(yīng)變傳感器收集的數(shù)據(jù)反映不僅基于事件發(fā)生時(shí)的壓力(在這里，把事件定義為通過(guò)卡車)，也不僅基于事件的影響因素，還包括結(jié)構(gòu)反應(yīng)由于溫度變化、隨機(jī)噪聲和應(yīng)變引起的動(dòng)態(tài)擾動(dòng)。

數(shù)據(jù)也反映出各種卡車的類型引起的不同程度疲勞應(yīng)變。收集的數(shù)據(jù)在每個(gè)事件的監(jiān)控階段預(yù)處理分離只有特定的卡車類型的靜態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)，然后使用正式的損傷診斷算法。指定的原始數(shù)據(jù)，代表了一個(gè)典型的傳感器未處理的應(yīng)變數(shù)據(jù)。公路橋梁、結(jié)構(gòu)響應(yīng)歸因于在足夠短的時(shí)間內(nèi)溫度的變化可以忽略不計(jì)。因此，數(shù)據(jù)分割成小時(shí)間增加，導(dǎo)致一個(gè)常數(shù)基線熱響應(yīng)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)檢查，發(fā)現(xiàn)模式（取值27s）是最合適的基線值，創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)集的溫度效應(yīng)。行指定為0的數(shù)據(jù)代表了原始數(shù)據(jù)-溫度效應(yīng)。建立一個(gè)新的基線確定每個(gè)數(shù)據(jù)文件，因?yàn)橄惹按_定的溫度可能會(huì)改變基線。

調(diào)零數(shù)據(jù)包含隨機(jī)噪聲和應(yīng)變引起的動(dòng)態(tài)激勵(lì)。因?yàn)榫薮蟮脑胍?振動(dòng)頻率差異疲勞和準(zhǔn)靜態(tài)壓力，適當(dāng)?shù)那斜妊┓驍?shù)字濾波器（與理想的頻率響應(yīng)曲線誤差最小）設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于去除噪聲和動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)。切比雪夫?yàn)V波器是這個(gè)預(yù)處理過(guò)程中使用，因?yàn)樗軌驕p少峰值檢測(cè)誤差在使用處理時(shí)間相對(duì)較少。用切比雪夫?yàn)V波器，一個(gè)人必須知道正確的截止頻率和通帶紋波值。確定這些值，必須現(xiàn)場(chǎng)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以確定頻率的數(shù)據(jù)內(nèi)容。數(shù)據(jù)從每個(gè)傳感器導(dǎo)出并獨(dú)立分析，確保使用正確的值。在這個(gè)應(yīng)用程序中，截止頻率變化從0.275～0.65Hz取決于傳感器的位置，和通帶波紋被設(shè)定為0.0873dB的所有傳感器。應(yīng)用過(guò)濾后，將剩余的數(shù)據(jù)只反映準(zhǔn)靜態(tài)壓力。行指定為過(guò)濾數(shù)據(jù)描述結(jié)果。線的平滑程度表明大多數(shù)動(dòng)態(tài)效應(yīng)和高頻噪聲已被移除。一小部分的靜態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)可能已被移除，但由于對(duì)照數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相同的過(guò)濾過(guò)程，靜態(tài)應(yīng)變的小損失不影響結(jié)果。

數(shù)據(jù)歸零和過(guò)濾后，執(zhí)行數(shù)據(jù)選擇減少壓力變化引起的不同的活載配置。創(chuàng)建一個(gè)基于應(yīng)變的卡車參數(shù)檢測(cè)子系統(tǒng)只選擇那些疲勞產(chǎn)生的同型的卡車事件，包括機(jī)動(dòng)車道所定義的參數(shù)，軸數(shù)量、速度、軸間距(s)，事件開始和結(jié)束時(shí)間，和卡車體重組(即輕型卡車、重型卡車)?；趹?yīng)變的卡車是一組參數(shù)檢測(cè)子系統(tǒng)硬件和算法，確定車輛特征從現(xiàn)場(chǎng)收集的應(yīng)變數(shù)據(jù)?？ㄜ噮?shù)檢測(cè)硬件包括兩個(gè)橫向行甲板下光纖應(yīng)變傳感器安裝在橋梁下翼緣。對(duì)于每個(gè)傳感器線，兩個(gè)光纖應(yīng)變傳感器定位在每一個(gè)車道?？ㄜ嚈z測(cè)算法兩級(jí)分層的方式運(yùn)作。首先，峰值壓力選擇光纖應(yīng)變傳感器掃描動(dòng)荷載基于預(yù)定義的應(yīng)變閾值并確定一般卡車動(dòng)荷載引起的波動(dòng)(如壓力大于17MPa)。一旦發(fā)現(xiàn)一輛卡車通過(guò)，啟動(dòng)二級(jí)分析確認(rèn)，計(jì)算(如卡車的參數(shù)。大量的軸，軸間距、車輛速度、通道車道，和事件開始、結(jié)束時(shí)間)，并確定(即并發(fā)事件，多個(gè)卡車上橋在同一時(shí)間)。第二層次分析包括識(shí)別非常局部的應(yīng)變峰值在甲板下光纖應(yīng)變傳感器數(shù)據(jù)。額外的卡車的細(xì)節(jié)參數(shù)檢測(cè)算法由陸(2008)提出。在高速公路上，五軸重型卡車(以下稱為卡車事件)出現(xiàn)概率較大，并且會(huì)產(chǎn)生較大的壓力。

重要的卡車參數(shù)決定了每個(gè)卡車事件產(chǎn)生可以計(jì)算的應(yīng)變范圍。圖2描繪了如何確定從卡車疲勞產(chǎn)生的應(yīng)變范圍。注意，B-SG-BF-H和B-NG-BF-H指示器應(yīng)變傳感器(即位于兩個(gè)位置。截面B，南梁下翼緣在水平方向和橫截面B，在北梁下翼緣在水平方向)。事件應(yīng)變范圍最大應(yīng)變和最小應(yīng)變之間的差異。

結(jié)束語(yǔ)

橋面損傷檢測(cè)在破壞附近傳感器的前提下可以自動(dòng)檢測(cè)到傷害。進(jìn)而，因?yàn)閭鞲衅魑挥诮咏鼈κ堑谝粋€(gè)受到損害的影響，動(dòng)荷載擾動(dòng)系統(tǒng)有能力提供一定程度的損傷定位。橋面損傷診斷分析提供實(shí)時(shí)損傷評(píng)估信息，給橋梁管理者系統(tǒng)的管理決策做出重要的參考價(jià)值。

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10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.22.105

1004-7026（2017）22-0133-01

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