(19)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 202210685299.3 (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 郑州大学 地址 450000 河南省郑州市高新 技术开发 区科学大道100号 (72)发明人 黄亮　钟兆源　许世展　游江涛　 段继鑫　何魏莉　白涛歌　王昊阳　 (51)Int.Cl. G01H 13/00(2006.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 一种基于手机的中小跨径梁桥健康状况快 速评价方法 (57)摘要 本发明专利属于桥梁结构健康监测技术领 域， 尤其涉及一种基于手机的中小跨径梁桥健康 状况快速评价方法。 流程包括桥梁常规巡检数据 采集、 基准测试、 基于手机的快速测试和生存分 析四个步骤。 采集桥梁常规巡检数据建立桥梁生 存分析数据库， 利用有限元计算频率和专业设备 测得桥梁自振 频率， 对比校准后得到的桥梁自振 频率作为基准频率。 对手机测试时程数据进行短 时傅里叶变换， 得到若干显著频率区间， 以基准 频率所在亮区作为频率置信区间。 用手机进行快 速测试， 取落在频率置信区间内的亮区的中间值 作为本次测试频率， 并定义频率比为测试频率/ 基准频率。 最后对频率比进行生存分析， 评估桥 梁上部结构技术状况， 为该桥养护维修及加固提 供技术依据。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 114910157 A 2022.08.16 CN 114910157 A 1.一种基于手机的中小跨径梁桥健康状况快速评价方法， 其特征在于： 整体流程包括 梁桥常规巡检数据收集(1)、 基准测试(2)和基于手机的快速测试(3)和生存分析四个步骤。 所述基准测试(2)有三个环节： 有限元计算频率(4)、 专业测试设备采集稳态自由振动数据 (5)、 手机采集时程数据(6)。 2.根据权利要求1， 所述基准测试(2)， 第一个环节为有限元计算频率(4)， 有限元分析 利用简单而又相互作用的单元就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统， 根据桥梁横截面图纸和工程概况， 建立模型进行计算， 利用数学近似的方法对真实物理系 统进行模拟， 并为实地测量的数据提供参 考。 3.根据权利要求1， 所述基准测试(2)， 第二个环节为专业测试设备采集稳态自由振动 数据(5)， 采用专业测试设备得到桥梁自振频率， 然后和有限元计算频率(4)进行对比， 校 准， 所得桥梁自振频率作为基准频率。 4.根据权利要求1， 所述基准测试(2)， 第三个环节为手机采集时程数据(6)， 将手机测 试数据进行短时傅里叶变换， 可得时间 ‑频率图， 并得到若干显著频率区间， 以基准频率所 在亮区的上 下限， 扩展10％作为频率置信区间， 。 5.根据权利要求1， 所述手机采集 时程数据(6)， 采用手机进行快速测试， 得到桥梁的时 程数据， 对时程数据进行短时傅里叶变换， 可得新的时间 ‑频率图， 选取落在频率置信区间 内的亮区， 取其中间值作为本次测试 频率， 并定义频率比为测试 频率/基准频率。 6.根据权利要求5， 所述频率比为桥梁测试频率与基准频率比值， 频率比最终被用在桥 梁上部结构生存分析中。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114910157 A 2一种基于手机的中 小跨径梁桥健康状况快速 评价方法 技术领域 [0001]本发明涉及 桥梁监测技术领域， 尤其涉及 一种基于手机的中小跨径梁桥健康状况 快速评价方法。 背景技术 [0002]桥梁作为交通系统的主要组成部分， 在人类文明发展中起到了重要作用。 随着现 代科技的不断发展以及交通运输量的增加， 桥梁的越来越多 出现在人们视野中， 在交通、 军 事和社会生活方面起到了重要的战略意义。 但是桥梁在使用的过程中， 会受到人、 车、 环 境、 有害物质、 荷载等因素作用， 以及材料自身性能的不断退化， 导致结构各部 分在远没有达到 设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。 这些损伤如果不能及时得到检测和维修轻则影 响行车安全和缩短桥梁使用寿命， 重则导 致桥梁突然破坏和倒塌。 [0003]但是， 国内外对桥梁结构长期健康监测的对象大都针对特大型、 大型桥梁以及造 型独特、 地位重要的中小跨桥梁， 对于基数众多的普通中小跨径桥梁健康监测很少有做研 究。 当前对于中小型桥梁的监测措施， 主要是根据每年的养护要求规范定期的目视检测评 定。 然而， 技术受限、 检测耗时长、 人工成本高、 检测时带来的交通问题， 使得每年都要花费 大量的人力物力对中小桥梁进行健康检测。 为此， 开发一种 可应用于中小跨径梁桥健康状 况快速评价方法迫在眉睫。 [0004]自振频率是桥梁的固有特性， 由桥墩系统的刚度和质量决定， 对于既有桥梁结构 由于质量分布在运营过程中基本不会发生变化， 因此在桥梁动力特性评价中根据桥梁的实 测自振频率与基准频率的比值， 通过单 因素(自振频率)生存分析来评价梁桥上部结构的使 用性能， 进 而给桥梁的养护维修与加固提供建议。 发明内容 [0005]针对上述存在的问题， 本发明旨在提供一种基于手机的中小跨径梁桥健康状况快 速评价方法。 测定梁桥的自振频率流程依 次包括梁桥常规巡检数据收集、 基准测试和基于 手机的快速测试。 所述梁桥常规巡检数据收集的目的是建立中小跨径桥梁的单因素(自振 频率)生存分析曲线数据库。 所述基准测试分为三部分， 即有限元计算频率、 专业测试设备 采集稳态自由振动数据、 手机采集时程数据。 所述基于手机的快速测试是通过选取不同的 监测点对梁桥各部位进行自振频率的快速测试， 将实测自振频率与基准频率的比值通过对 照数据库的生存分析曲线， 得出桥梁的健康状况。 在选取的监测点数量较多的情况下， 保证 了监测准确性的同时， 也降低了监测成本、 减少了监测时对行车环境的影响， 带来了较高的 长期社会效益。 [0006]本发明专利采用的技 术方案为： [0007]一种基于手机的中小跨径梁桥健康状况快速评价方法， 包括梁桥常规巡检数据收 集、 基准测试和基于手机的快速测试； 所述梁桥常规巡检数据收集是采用智能手机快速采 集中小跨径桥梁振动特征和数据预处理， 将异常数据剔除， 降低人为因素引起的误差， 以此说　明　书 1/3 页 3 CN 114910157 A 3