一种基于多路信号处理的桥梁抗震效果评估方法

本发明涉及桥梁抗震安全领域，具体涉及一种基于多路信号处理的桥梁抗震效果评估方法。

背景技术：

1、目前，桥梁抗震效果评估多依赖于传统的静态和动态测试方法，这些方法往往存在评估精度不高、测试范围有限等问题，并且均采用单一数据的评估，无法对桥梁的抗震效果进行综合评估，导致评估结果不准确。特别是在复杂高烈度地震区域，桥梁结构的动态响应更加复杂，传统的评估方法难以全面反映桥梁的抗震性能。因此，亟需基于多路信号处理的桥梁抗震效果评估方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种基于多路信号处理的桥梁抗震效果评估方法，基于多种数据纬度评估桥梁的抗震效果。

2、为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

3、提供一种基于多路信号处理的桥梁抗震效果评估方法，其包括以下步骤：

4、s1：在桥梁的桥墩上端与桥面的连接位置均布置若干振动传感器，若干振动传感器均匀分布在同一水平面上，振动传感器采集振动信号，并建立振动信号的频谱图；

5、s2：基于信号采集周期内振动信号的频谱图，计算振动信号在频域上的频域系数、时域上的时域系数以及信号采集周期内不同载荷条件下的载荷系数，并计算实时振动信号条件下的损伤指数；

6、s3：根据信号采集周期内振动信号的频谱图提取最大振动幅值，建立桥梁有限元分析的三维模型，模拟最大振动幅值条件下的桥梁变形，计算桥梁的变形系数；

7、s4：利用损伤指数和变形系数计算桥梁抗震系数，并评估信号采集周期内桥梁的抗震效果。

8、进一步地，步骤s2包括：

9、s21：在信号采集周期内，基于振动信号的频率上限计算振动信号的频域系数f；

10、

11、其中，fmax为信号采集周期内的频率上限，v(f)为振动信号的频谱，f为振动信号的频率；

12、s22：计算振动信号的时域系数t；

13、

14、其中，tmax为信号采集周期，t为振动信号的时程，w(t)为时程t的振动信号，w0为振动信号的安全阈值；

15、s23：根据桥梁在不同载荷条件下的振动信号wk计算载荷系数；

16、

17、其中，i为振动传感器的编号，k为载荷的类型，xi(wk)为第k个载荷下的振动响应，χk为振型系数，n为振动传感器的数量，φk为第k个载荷下的载荷系数；

18、s24：得到每个振动传感器采集的振动信号对应的频域系数(f1,f2,...,fn)、时域系数(t1,t2,…,tn)和载荷系数(φ1,φ2,…,φk)，n为振动传感器的数量，fn为第n个振动传感器对应的频域系数，tn为第n个振动传感器对应的时域系数，k为信号采集周期内的载荷数量，φk为第k种载荷对应的载荷系数；

19、s25：计算桥梁在实时振动信号条件下的损伤指数d；

20、

21、其中，fi为第i个振动传感器对应的频域系数，ti为第i个振动传感器对应的时域系数，f0为频域系数的理想值，t0为时域系数的理想值，φ0为载荷系数的安全阈值。

22、进一步地，步骤s3包括：

23、s31：根据信号采集周期内振动信号的频谱图提取最大振动幅值ψmax，建立桥梁有限元分析的三维模型，并在三维模型内建立三维坐标系，将桥梁的三维模型拆分成若干分析单元，获取每个分析单元的中心在三维坐标系内的坐标(xe,ye,ze)，e为分析单元的编号；

24、s32：基于最大振动幅值ψmax对应的振动方向，在三维模型上将采集最大振动幅值ψmax所在的分析单元进行移动，并修正、拟合三维模型形成振动对照模型，最大振动幅值ψmax所在的分析单元移动方向为最大振动幅值ψmax对应的振动方向，移动距离等于最大振动幅值ψmax；

25、s33：提取出振动对照模型中每个分析单元的中心坐标后(xe′,ye′,ze′)，计算每个分析单元的移动距离de；

26、

27、s34：基于每个分析单元的移动距离de计算整个桥梁在最大振动幅值ψmax条件下的变形系数y；

28、

29、其中，e为分析单元的数量，为分析单元的变形系数项，d0为分析单元变形的安全阈值，为变形系数的权重项。

30、进一步地，步骤s4包括：

31、s41：利用变形系数y和损伤指数d计算桥梁抗震系数u；

32、u＝k1expy+k2expd；

33、其中，k1为变形系数对桥梁抗震的影响权重，k2为损伤指数对桥梁抗震的影响权重；

34、s42：设置桥梁抗震系数的安全阈值u0；若u>u0，则桥梁的抗震效果差，若u<u0，则桥梁的抗震效果好。

35、本发明的有益效果为：本发明通过采集桥面与桥墩之间的相对振动信号来评估桥梁的抗震效果，利用振动信号计算多个纬度与抗震效果相关的参数，从而综合评估桥梁的抗震效果。具有多种数据处理、计算过程，并结合实际数据监测与振动模拟，提高评估的精度和准确性。

技术特征：

1.一种基于多路信号处理的桥梁抗震效果评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于多路信号处理的桥梁抗震效果评估方法，其特征在于，所述步骤s2包括：

3.根据权利要求1所述的基于多路信号处理的桥梁抗震效果评估方法，其特征在于，所述步骤s3包括：

4.根据权利要求1所述的基于多路信号处理的桥梁抗震效果评估方法，其特征在于，所述步骤s4包括：

技术总结
本发明公开了一种基于多路信号处理的桥梁抗震效果评估方法，包括以下步骤：在桥梁的桥墩上端与桥面的连接位置均布置若干振动传感器，振动传感器采集振动信号，并建立振动信号的频谱图；计算振动信号在频域上的频域系数、时域上的时域系数以及信号采集周期内不同载荷条件下的载荷系数，并计算实时振动信号条件下的损伤指数；建立桥梁有限元分析的三维模型，模拟最大振动幅值条件下的桥梁变形，计算桥梁的变形系数；利用损伤指数和变形系数计算桥梁抗震系数，并评估信号采集周期内桥梁的抗震效果。本发明具有多种数据处理、计算过程，并结合实际数据监测与振动模拟，提高评估的精度和准确性。

技术研发人员：秦煜,铁明亮,曾永平,王威娜,陶奇,陈星宇,王志鲁
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/16