北京交通大学战家旺获国家专利权
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龙图腾网获悉北京交通大学申请的专利一种基于非接触式测量的桥梁支座服役状态评估方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119044194B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411148890.0,技术领域涉及:G01N21/95;该发明授权一种基于非接触式测量的桥梁支座服役状态评估方法是由战家旺;王闯;许鑫祥;王志航;阳云明;倪永军;雷俊卿设计研发完成,并于2024-08-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于非接触式测量的桥梁支座服役状态评估方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于非接触式测量的桥梁支座服役状态评估方法。该方法包括:采用非接触式视觉测量方法采集运营列车经过待检桥梁时,待检铁路桥梁支座及梁跨中处竖向动挠度信号;根据竖向动挠度信号计算待检铁路桥梁基于支座‑梁跨中位移比的损伤指标;根据待检铁路桥梁设计参数计算损伤指标限值;将损伤指标实测值与限值进行比较,根据比较结果确定待检铁路桥梁支座服役状态。本发明基于支座‑梁刚度比的损伤指标可以准确定位损伤支座并定量评估支座竖向刚度,解决了既有方法仅能识别桥梁薄弱端而不能定位损伤支座的问题,无需建立有限元模型或代理模型,且对轨道不平顺、梁体和横隔板损伤以及环境噪声不敏感,抗干扰能力和鲁棒性强。
本发明授权一种基于非接触式测量的桥梁支座服役状态评估方法在权利要求书中公布了:1.一种基于非接触式测量的桥梁支座服役状态评估方法,其特征在于,包括: 采用非接触式视觉测量方法采集运营列车经过待检铁路桥梁时,所述待检铁路桥梁支座及梁跨中处竖向动挠度信号;根据所述竖向动挠度信号计算所述待检铁路桥梁基于支座-梁跨中位移比的损伤指标; 根据所述待检铁路桥梁设计参数计算损伤指标限值; 将所述损伤指标的实测值与所述损伤指标限值进行比较,根据比较结果确定所述待检铁路桥梁支座服役状态; 所述的采用非接触式视觉测量方法采集运营列车经过待检铁路桥梁时,所述待检铁路桥梁支座及梁跨中处竖向动挠度信号,包括: 选取待测桥梁中的各个测量点,架设好三脚架,完成仪器调平,安装透镜并调整孔径和焦距,确保测量点位于透镜的视野内,设置相机参数,选择采样频率和曝光设置,使用测距望远镜添加和校准测量点,以确定每个测量点的系数,采集至少5组运营列车作用下各测点的竖向动挠度信号,并利用低通滤波对竖向动挠度信号进行降噪预处理; 所述的根据所述竖向动挠度信号计算所述待检铁路桥梁基于支座-梁跨中位移比的损伤指标,包括: 根据采集的支座处的竖向动挠度信号获取支座处的竖向动挠度响应的最大值,根据采集的梁跨中处的竖向动挠度信号获取梁跨中处的竖向动挠度响应的最大值; 定义基于支座-梁跨中位移比的损伤指标ηi的计算方法如下: 式中:Nt为通过测试桥梁断面的列车趟数,Ubi代表第i个支座处竖向动挠度响应的最大值,Umid代表梁跨中处竖向动挠度响应的最大值; 基于梁跨中处的实测动挠度数据,计算各组工况下预应力混凝土简支梁桥动力系数: 式中:δdmax为实测最大挠度值,δsmax取本次波形的振幅中心轨迹线的顶点值或低速的最大挠度值,μ为δdmax与δsmax的比值; 所述的根据所述待检铁路桥梁设计参数计算损伤指标限值,包括: 依据铁路T梁桥支座的实际布置形式,将桥梁视为具有四个刚度为K1、K2、K3和K4弹簧支撑的空间弹性支承梁,列车荷载被视为轴重为P、间距为dj的移动荷载列,j=1,2,3,以匀速v通过桥梁; 空间弹性支承梁的振型近似为相应简支梁一阶弯曲振型和刚性梁的刚体位移振型的叠加: 式中:=EIK1+K2L3和=EIK3+KL代表梁A端和B端的梁-支座刚度比;L为梁长; 引入支座损伤系数α=KK,α=KK,α=KK,α=KK,其中K为支座刚度限值; 移动荷载列作用下空间弹性支承梁支座处位移最大值为: 式中:分别表示移动荷载列第k个轴距离梁A端和B端的距离; 移动荷载列作用下空间弹性支承梁跨中位移最大值近似为: P为移动荷载列的轴重,当所有支座处于无损状态时,即α=α=α=α=1,基于以上推导可建立支座处于无损状态时损伤指标理论值与支座刚度间的数学关系式为: 式中:EI为梁的抗弯刚度;K为规范规定的支座竖向刚度限值;L为梁跨度;表示移动荷载列第k个轴到梁A端的距离;φ为空间弹性支承梁的近似振型函数; 根据梁体设计弹性模量E和横截面抗弯惯性矩I计算梁的抗弯刚度EI,根据支座设计承载力和设计高度计算支座竖向刚度限值K,代入以上损伤指标与支座刚度的关系式,计算不同车型下支座损伤指标限值ηtheo,取所有ηtheo中的最小值作为支座损伤指标限值。
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