发明专利授权:大跨悬索桥涡振事件的实时识别和监测预警方法
香草巧克力
2022年05月16日 09:52:33
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(欢迎各界人士联络,合作推广技术应用) ? 摘要 本发明公开一种大跨悬索桥涡振事件的实时识别和监测预警方法。该方法首先对桥梁监测加速度信号计算频谱;然后根据各功率谱峰值对应的最低阶频率来确定高通滤波截止频率,通过滤波去除信号中的低频噪声干扰,并采用递归加速度积分方法实时计算桥梁振动位移;再通过对实时积分位移数据进行短时递归希尔伯特变换获得信号数据的实部和虚部,在复平面内实时形成解析信号的轨迹,通过轨迹形状是否呈现标准圆形的判别标准来区分涡振情形和普通激励情形,从而实现了涡振事件的实时识别和监测预警。


(欢迎各界人士联络,合作推广技术应用)


? 摘要

本发明公开一种大跨悬索桥涡振事件的实时识别和监测预警方法。该方法首先对桥梁监测加速度信号计算频谱;然后根据各功率谱峰值对应的最低阶频率来确定高通滤波截止频率,通过滤波去除信号中的低频噪声干扰,并采用递归加速度积分方法实时计算桥梁振动位移;再通过对实时积分位移数据进行短时递归希尔伯特变换获得信号数据的实部和虚部,在复平面内实时形成解析信号的轨迹,通过轨迹形状是否呈现标准圆形的判别标准来区分涡振情形和普通激励情形,从而实现了涡振事件的实时识别和监测预警。
该识别和监测预警方法是基于短时递归希尔伯特变换,将一维信号转换为二维复平面向量,具有     精度高 、     准确性高、实时性高、预警时效好 和     直观 等特点。     该方法可用于在线实时感知桥梁涡振的开始和结束时刻以及识别桥梁涡振时的振动特性,如幅值等,并据此进行桥梁的涡振事件预警和过程跟踪。

?技术领域

本发明涉及一种大跨悬索桥涡振事件的实时识别和监测预警方法,可用于大跨桥梁结构监测领域。

? 技术背景

桥梁涡激共振是桥梁运营中的一个重要振动问题,是由周期性交替脱落的漩涡引起的主梁限幅振动现象。虽然桥梁涡振不像颤振、驰振等发散性振动会导致桥梁动力失稳和破坏,但是涡振很容易在低风速下发生,并且较大的振幅会造成桥梁缆索等结构的疲劳,也会影响行车舒适性和行车安全,因此, 桥梁涡振的实时在线识别和预警十分重要,并且是桥梁运维管理以及进行后续振动控制的基础

目前,桥梁的涡振响应及特性研究相对成熟,但主要是基于振动后数据的批处理,具有一定的后效性,以及大量的桥梁涡振半主动控制研究前提是要实时在线识别出桥梁涡振的产生。因此,迫切需要一种 针对在线监测环境下的桥梁涡振事件发生的实时感知方法

桥梁正常运营状态下的环境激励随机振动和涡激共振时的振动特性有明显区别,涡振发生时,桥梁振动近似一种单模态的振动形式,其频谱呈现单一能量峰值,其余峰值能量很小,桥梁响应类似标准正弦函数。基于桥梁的涡振特性,目前的桥梁涡振识别主要是对通过肉眼识别桥梁监测数据中的稳定正弦振动段或者通过对一段数据进行频谱分析并人工判断是否只有单一频谱峰值,这两种方法的缺点在于人工肉眼判断误差大,不准确,容易误判或漏判断;批处理频谱分析方法不能在线实时判断。并且上述两种方法均无法准确感知涡振的发生和结束时刻。因此,本发明基于桥梁涡振时的类正弦振动特性,采用了希尔伯特变换将时域一维监测信号进行处理转换为二维复平面向量, 当涡振发生时,该二维复平面向量图形呈现标准的圆形,可以清晰、直观、及早地预警和识别桥梁涡振的发生

说明书附图             

图1、说明书附图

应用实例   

本技术以             大跨悬索桥上     的4次     涡振事件的实测数     据上             了成功验证     ,已经         西堠     门大桥上     进行了推广应用。         图为某桥     2020         的涡振数据     验证情况。

a) 原始加速度信号轨迹

b) 积分位移数据轨迹

图2 涡振阶段轨迹

a)原始加速度信号轨迹

b) 积分位移数据轨迹

图3 非涡振j

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