橋梁健康監測針對不用的數據特性和監(jiān)測項,選(xuǎn)擇的算法差異還是比較大(dà)的(de),今天我們(men)主要討論一下(xià)動撓度的數據分析相關內容。運營橋梁結構(gòu)撓度是由哪些成分構成的?橋梁結構撓度(dù)是整體響應參數,橋梁在各種(zhǒng)荷(hé)載(zǎi)和環境作用下(xià)的性能以及橋梁結構自身材料的變異,都(dōu)可通過撓度反映出來。
橋梁健康監測現場的采樣頻率設置時,不僅要考慮(lǜ)到較低的采樣率會造成采樣峰值過小(xiǎo),還要考慮到做(zuò)頻(pín)域分析時滿足奈奎斯特采樣定理。因此一(yī)般的建議采樣(yàng)率至少為分析頻率的(de)5倍以上,此時采樣信號最大峰值較真實峰值的降低率百分比均值(zhí)可以控(kòng)製(zhì)在3%以內。在對峰值(zhí)要求嚴格的采樣中,仍然需(xū)要進一(yī)步加(jiā)大采樣率,8~10倍(bèi)采樣率得到的信號峰值與真實信號已基本接近。進行數據采(cǎi)集存儲後,就要從橋梁結構安全評估的需要出發,實現實時車輛荷載(zǎi)撓度(dù)響應多級預警、結構(gòu)變形長期跟蹤、多源數據融合(hé)分(fèn)析,分層深入綜(zōng)合診斷橋梁結構的受力狀態、劣(liè)化過程,因此撓度(dù)監測數據主要應用於以(yǐ)下三個方麵:(1)實時車輛荷載撓度響應多級預警;(2)衝擊作用;(3)結構長期變形趨勢跟蹤。
在進行結構狀(zhuàng)態評價分析時,需要針對不同效應成分分別進行評價,持久作用效應可用(yòng)於結構損傷離線預(yù)警。運營的車(chē)輛荷載引起的作(zuò)用效應等於動態作用響應(車輛振動引起)與靜態作用(yòng)效應(車輛自重(chóng)引起)之和,而絕對動態作用效應受橋麵不平整度、車輛類型、車輛行駛速度以及縱向車(chē)輛布置方式、外界噪聲等多種因素(sù)影響,因此自重相同的車輛經過同一座橋梁結構其作用(yòng)效應也存在差異。《公路橋涵設計通用規範》(JTG D60)中規定了在頻遇值組合中,可變作(zuò)用不計入(rù)衝(chōng)擊係數。為評價實際車輛荷載引起的作用效應(yīng)是(shì)否超過設計頻遇值下理論計算效應,以及評價(jià)實際(jì)車輛荷載下衝擊作用是否超過理論衝擊係數的作用,需進行準靜態作(zuò)用效應和動態(tài)作用響應的分離。
在進行動(dòng)態信號(hào)的處理(lǐ)和分(fèn)析尚需解決的技(jì)術問題就集中以下(xià)幾個(gè)方麵:
(1)由監測的(de)動態效應數據提取(qǔ)運營荷載作用效應成分;
(2)基線(長期效應(yīng)、溫度效(xiào)應、其它緩變效應等)是否發生突變及奇異的判定與校正;
(3)運營荷載作用效應中準靜態成分和(hé)振動成分的分離;
(4)在(zài)給定(dìng)置信度下溫度效應的提取。
關於以上提到的四種數據處理方法(fǎ),在工(gōng)程(chéng)實踐中應用的方法很多,每種方法都有其優缺點(diǎn),如運營荷載作用(yòng)效應提取,可采(cǎi)用回歸分析、經驗模(mó)式分解(EMD)、小波分解、形態學濾波等方法;基線漂移程度判定與校正,可采用回歸分析(線性、非線(xiàn)性)、時間序列分析或非參數檢驗突變等方法;運營(yíng)荷載下準靜態、動態效應分離,可(kě)采用移動平滑和濾波等方法;溫度效應提(tí)取(qǔ),可采用曲(qǔ)線擬合、基於最小二乘-支持向量機、神經網絡等(děng)方(fāng)法(fǎ)。
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