【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于橋梁工程測量，具體涉及一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量方法及系統。
技術介紹
1、橋梁是交通基礎設施的關鍵節點，隨著服役期的延長，橋梁結構不可避免地會出現性能衰退。為了確保橋梁結構的安全運營，如何準確把握橋梁結構的使用狀態是橋梁管養部門的痛點，也是技術難點。橋梁檢測是橋梁使用狀態評定的一種有效技術手段，頻率是橋梁結構的關鍵動力性能指標之一，被廣泛應用于橋梁結構的預警、損傷識別和狀態評估。面對量大面廣的橋梁結構，如何快速檢測出橋梁的頻率是亟需解決的技術難題。
2、傳統的檢測方法需要對交通流進行封閉，且要在橋梁上布設眾多傳感器，該方法對橋梁頻率的測量時間長，成本高，不適合快速測試；綜上，采用傳統頻率計算方法存在檢測速度慢以及精度低的問題。
3、目前我國公路橋梁數量已超過100萬座，城市橋梁數以萬計，面向大規模橋梁安全檢測需求，傳統的橋梁頻率測量方法的劣勢日益凸顯，已經不能很好地滿足橋梁結構安全保障的需要。因此，亟需提供一種檢測速度快、檢測精度高的橋梁頻率測量方法。
4、公開號為cn112362272a的專利技術專利提供了一種用于橋梁頻率信號強化識別的測量車系統，其通過對測量車系統的設計，由測量車系統間接得到橋梁頻率信號。但該測量車系統采用的是牽引車加測量車的方式，測量車無法獨立行駛，且測量車參數固定，不可調節，無法做到對不同工況的橋梁進行針對性的測量。
5、公開號為cn116842775a的專利技術專利名公開了一種消除路面粗糙度影響的橋梁模態振型驅車識別方法，公開號
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提供一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量方法及系統，以實現快速、準確檢測橋梁的頻率。
2、本專利技術采取的技術方案如下：
3、一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量方法，所述移動測量裝置包括：
4、1個無線遙控移動檢測車；
5、3個磁電式振動傳感器，分別布設于無線遙控移動檢測車的中心及前軸、后軸正上方頂板處，用于拾取測量過程中的加速度時程響應信號；
6、4個剛度可調節的空氣彈簧，分別安裝在無線遙控移動檢測車4個車輪的懸架部位；
7、1個無線動態加速度測試分析子系統，用于接收各個磁電式振動傳感器采集的加速度信號，并對加速度信號進行處理和分析；
8、所述橋梁頻率間接測量方法包括以下步驟：
9、步驟1：基于有限元建模軟件ansys對待測橋梁進行仿真模擬，預估得到待測橋梁的理論頻率；
10、步驟2：根據待測橋梁的理論頻率和預設車橋頻率比反算出移動測量裝置的頻率，將移動測量裝置的頻率換算成角頻率并計算出對應的移動測量裝置懸架空氣彈簧總剛度kv，計算公式如下：
11、
12、其中，ω為移動測量裝置的角頻率，mv為無線遙控移動檢測車的懸架質量，mw為輪胎質量，kw為輪胎剛度；
13、步驟3：調節各個空氣彈簧氣缸內的氣壓，將全部空氣彈簧的總剛度調整至步驟2計算得到的剛度值kv；
14、步驟4：將調節后的移動測量裝置放于待測橋梁上方，從橋面一端啟動開始測量，采用遙控器操控移動測量裝置沿橋面道路中線保持均勻行駛，各個磁電式振動傳感器全過程采集行駛過程中的加速度信號，直至行駛至橋面另一端結束測量。
15、步驟5：針對每一個磁電式振動傳感器采集的加速度信號，無線動態加速度測試分析子系統對該加速度信號進行變分模態分解，得到多個分量，對各個分量分別進行快速傅里葉變換，得到對應的移動測量裝置行駛過程中各個分量的頻譜圖，再根據頻譜圖的幅值確定橋梁振動分量頻譜圖，進而根據橋梁振動分量頻譜圖提取出對應的橋梁頻率，對根據三個磁電式振動傳感器采集的加速度信號分別提取得到的三個橋梁頻率取平均值，得到橋梁頻率的間接測量結果。
16、相應地，本專利技術還提出一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量系統，包括移動測量裝置、理論頻率確定模塊和空氣彈簧剛度計算模塊；
17、所述移動測量裝置包括：
18、1個無線遙控移動檢測車；
19、3個磁電式振動傳感器，分別布設于無線遙控移動檢測車的中心及前軸、后軸正上方頂板處，用于拾取測量過程中的加速度時程響應信號；
20、4個剛度可調節的空氣彈簧，分別安裝在無線遙控移動檢測車4個車輪的懸架部位；
21、1個無線動態加速度測試分析子系統，用于接收各個磁電式振動傳感器采集的加速度信號，并對加速度信號進行處理和分析；
22、所述理論頻率確定模塊用于基于有限元建模軟件ansys對待測橋梁進行仿真模擬，預估得到待測橋梁的理論頻率；
23、所述空氣彈簧剛度計算模塊用于根據待測橋梁的理論頻率和預設車橋頻率比反算出移動測量裝置的頻率，將移動測量裝置的頻率換算成角頻率并計算出對應的空氣彈簧總剛度kv，計算公式如下：
24、
25、其中，ω為移動測量裝置的頻率，mv為無線遙控移動檢測車的懸架質量，mw為輪胎質量，kw為輪胎剛度；
26、所述無線動態加速度測試分析子系統包括橋梁振動分量提取模塊和頻率提取及計算模塊，在調節各個空氣彈簧氣缸內的氣壓，將全部空氣彈簧的總剛度調整至所述空氣彈簧剛度計算模塊計算得到的剛度值kv之后，將調節后的移動測量裝置放于待測橋梁上方，從橋面一端啟動開始測量，采用遙控器操控移動測量裝置沿橋面道路中線保持均勻行駛，直至行駛至橋面另一端結束測量，所述橋梁振動分量提取模塊接收各個磁電式振動傳感器采集的行駛過程中的加速度信號，針對每一個磁電式振動傳感器采集的加速度信號，橋梁振動分量對該加速度信號分別進行變分模態分解，得到多個分量，所述頻率提取及計算模塊對各個分量分別進行快速傅里葉變換，得到對應的移動測量裝置行駛過程中各個分量的頻譜圖，再根據頻譜圖的幅值確定橋梁振動分量頻譜圖，進而根據橋梁振動分量頻譜圖提取出對應的橋梁頻率，頻率提取及計算模塊還對根據三個磁電式振動傳感器采集的加速度信號分別提取得到的三個橋梁頻率取平均值，得到橋梁頻率的間接測量結果。
27、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
28、(1)本專利技術不僅避免了傳統橋梁間接檢測過程要求的封閉交通以及布設繁雜的傳感器，還提高了檢測精度和檢測效率，可做到通過改變裝置自身參數對不同的待測橋梁進行針對性檢測；
29、(2)針對目前橋梁動力特性移動間接測量裝置大多需要其它車輛牽引行進，導致采集裝置與牽引車輛存在復雜耦合效應的問題，本專利技術設計了可遙控式自本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量方法，其特征在于，所述移動測量裝置包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量方法，其特征在于，預設車橋頻率比的范圍為0.8～0.95或1.05～1.2。
3.根據權利要求1或2所述的一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量方法，其特征在于，無線遙控移動檢測車的懸架質量為mv＝255kg，輪胎質量為mw＝105kg，輪胎剛度為kw＝392kN/m。
4.根據權利要求1或2所述的一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量方法，其特征在于，利用電動空氣泵調節空氣彈簧氣缸內的氣壓。
5.一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量系統，其特征在于，包括移動測量裝置、理論頻率確定模塊和空氣彈簧剛度計算模塊；
6.根據權利要求5所述的一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量系統，其特征在于，預設車橋頻率比的范圍為0.8～0.95或1.05～1.2。
7.根據權利要求5或6所述的一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量系統，其特征在于，無線遙控移動檢測車的懸架質量為mv
8.根據權利要求5或6所述的一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量系統，其特征在于，所述移動測量裝置還包括用于調節空氣彈簧氣缸內氣壓的電動空氣泵。
...【技術特征摘要】
1.一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量方法，其特征在于，所述移動測量裝置包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量方法，其特征在于，預設車橋頻率比的范圍為0.8～0.95或1.05～1.2。
3.根據權利要求1或2所述的一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量方法，其特征在于，無線遙控移動檢測車的懸架質量為mv＝255kg，輪胎質量為mw＝105kg，輪胎剛度為kw＝392kn/m。
4.根據權利要求1或2所述的一種基于移動測量裝置的橋梁頻率間接測量方法，其特征在于，利用電動空氣泵調節空氣彈簧氣缸內的氣壓。
5.一種基于移動測量裝...
【專利技術屬性】
技術研發人員：譚國金，李賀，郭明鑫，王文盛，何昕，吳春利，周培蕾，顧正偉，艾永明，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：
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