【CN109839441A】一种桥梁模态参数识别方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910214095.X

(22)申请日 2019.03.20

(71)申请人 合肥工业大学

地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路

193号

(72)发明人 贺文宇　任伟新　

(74)专利代理机构 安徽省合肥新安专利代理有

限责任公司 34101

代理人 何梅生

(51)Int.Cl.

G01N 29/12(2006.01)

(54)发明名称

一种桥梁模态参数识别方法

(57)摘要

本发明公开了一种桥梁模态参数识别方法，

其特征是：在两轴车辆上安装单个无线加速度传

感器形成可移动测试装备，将所述两轴车辆逐步

置于桥梁的不同位置处进行测试，获取两轴车

辆-桥梁系统在环境激励下的动力响应，通过傅

里叶变换对所述动力响应进行频谱分析，得到两

轴车辆-桥梁系统频率，再利用两轴车辆-桥梁系

统角频率的变化关于桥梁模态参数即频率和振

型的物理关系，

识别桥梁频率和振型。权利要求书3页 说明书8页 附图4页CN 109839441 A 2019.06.04

C N 109839441

A

1.一种桥梁模态参数识别方法，其特征是：在两轴车辆上安装单个无线加速度传感器形成可移动测试装备，将所述两轴车辆逐步置于桥梁的不同位置处进行测试，获取两轴车辆-桥梁系统在环境激励下的动力响应，通过傅里叶变换对所述动力响应进行频谱分析，得到两轴车辆-桥梁系统频率，再利用两轴车辆-桥梁系统频率的变化关于桥梁模态参数即频率和振型的物理关系，识别桥梁频率和振型。

2.根据权利要求1所述的桥梁模态参数识别方法，其特征是包含如下步骤：

步骤1：确定两轴车辆参数，包括：两轴车辆的质量与桥梁的质量的比值为0.02-0.05，两轴车辆的前轴与后轴的质量比值为1.5-2.5，两轴车辆的轴距不小于1m；

步骤2：选择桥梁振型测点，将桥梁左端支座支承点处作为第1个测点，从左至右依次选择测点，相邻两测点之间的距离为车辆轴距，测点编号从左至右依次增加，测点总数为T；

步骤3：将所述可移动测试装备置于桥梁上，后轴置于第1个测点，前轴置于第2个测点，利用可移动测试装备上的加速度传感器获取两轴车辆-桥梁系统在环境激励下的动力响应；随后，将车辆向右移动，后轴置于第2个测点，前轴置于第3个测点，利用可移动测试装备上的加速度传感器获取系统在环境激励下的动力响应，依序完成从左至右的T -1次测试；

步骤4：逆转车辆方向，从桥梁右端开始测试；首先将后轴置于第T个测点，前轴置于第T -1个测点，利用可移动测试装备上的加速度传感器获取两轴车辆-桥梁系统在环境激励下的动力响应；按照与步骤3相同的方式依序完成从右至左的T -1次测试；

步骤5：通过傅里叶变换，对步骤3和步骤4所获得的动力响应进行频谱分析，经识别获得各阶测试频率；

步骤6：利用从左至右的第一次测试和从右至左的最后一次测试所获得的各阶测试频率，经识别获得桥梁各阶频率；

步骤7：利用车辆-桥梁系统角频率的变化与相应测量位置上桥梁振型的物理关系，识别桥梁振型。

3.根据权利要求2所述的桥梁模态参数识别方法，其特征是：

按如下方式确定两轴车辆-桥梁系统频率的变化关于桥梁模态参数的物理关系：采用总自由度数为N的有限元模型进行模拟，

无阻尼桥梁动力方程如式(1)：

其中，K和M分别为桥梁的刚度矩阵和质量矩阵，矩阵大小为N ×N，ωi 和φi 分别为桥梁的第i阶角频率和第i阶质量归一化振型；

桥梁第i阶角频率ωi 和桥梁第i阶频率f i

关系如式(2)：

频率响应函数矩阵H(ω)如式(3)，H(ω)是N ×N的矩阵：

H(ω)＝[K -ω2M]-1 (3)

其中，ω为频率变量；

频率响应函数矩阵H(ω)中的第j行j列的元素H j,j

(ω)由式(4)所表征：

权　利　要　求　书1/3页2CN 109839441 A