(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 202211262922.0 (22)申请日 2022.10.14 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 (72)发明人 伊廷华　李德龙　杨东辉　张松涵　 李宏男　 (74)专利代理 机构 辽宁鸿文知识产权代理有限 公司 21102 专利代理师 许明章　王海波 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06F 16/215(2019.01) G06K 9/62(2022.01) G06F 17/16(2006.01)G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 一种基于车致索力和的桥梁斜拉索异常诊 断方法 (57)摘要 本发明属于桥梁 结构健康 监测领域， 公开了 一种基于车致索力和的桥梁斜拉索异常诊断方 法。 首先， 利用力学模型计算桥梁斜拉索车致索 力和的特征指标； 其次， 对索力数据进行峰值自 动识别与匹配， 以获取单车工况下两侧对称斜拉 索车致索力和的数据集； 然后， 对获取的索力和 序列进行归一化处理， 得到其归一化下的索力和 数据集； 接着， 将归一化序列分组平均， 以消除索 力提取及环境因素引起的数据波动； 最后， 构造 索力异常预警指标并确定基准预警控制限， 以实 现对异常斜拉索的准确识别与定位。 最终通过一 座在役斜拉桥的实测数据验证了本发明方法的 可行性和实用性。 权利要求书4页 说明书6页 附图4页 CN 115526416 A 2022.12.27 CN 115526416 A 1.一种基于车致索力和的桥梁斜拉索异常诊断方法， 其特 征在于， 步骤如下： 步骤一： 计算 桥梁斜拉索车致索力和的特 征指标 (1)将斜拉桥转化为多点弹性支撑的连续梁模型， 当一单车荷载在桥上移动时， 桥梁将 产生一定的挠度， 依据三角级数， 其 挠曲线方程表示如下： 式中： ωj(x)为车辆行至桥上位置坐标xj时对应的挠曲线方程； cθ为拟合系数； N代表三 角级数的拟合项数， N 值越大， 拟合曲线越精确； l 为梁长； (2)将挠曲线方程展开表示： 式中： βj＝{c1 c2 c3...cN}T (3)计算车 载上桥后行驶至斜拉索的位置坐标xj处时， 相应的能量变化： 主梁弯曲势能： 斜拉索应 变能： 车载势能或做 功： 式中： EI为主梁抗弯刚度； ki为位置坐标xi处斜拉索的轴向抗拉刚度； m为斜拉索数量； Fv为车辆荷载； (4)根据最小势能原理， 计算两侧对称斜拉索车致索力和： 式中： δ(·)为变分计算式， 此处为 最小势能原理的表达式； 根据上式得 出： 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115526416 A 2计算车载在位置坐标xj处时两侧对称斜拉索车致索力和： 式中： Fj为位置坐标xj处上下游对称位置斜拉索的车致索力和， 其仅与斜拉索位置坐标 xj、 主梁抗弯刚度EI和各斜拉索的抗拉刚度k有关； 其中， 位置坐标xj处的斜拉索抗拉刚度kj 为主要影响因素， 主梁抗弯刚度EI和其他位置处斜拉索刚度ki,i≠j为次要因素， 且Fj随kj的 减小而减小， 随EI和ki,i≠j的减小而增大； (5)依据两侧斜拉索横向分布系数的对称性， 分析 车载横向分布对车致索力和的影响： F＝FvηC1+FvηC2＝Fv(‑Ax+D1+Ax+D2)＝Fv(D1+D2) 式中： F为车致索力和， 看出同一单车工况下其与车载横向分布无关； ηC1、 ηC2为两侧斜 拉 索横向分布系数； A为分布系数变化的斜 率； D1和D2为对应的截距； 步骤二： 对索力数据解耦， 进行峰值自动识别与匹配， 获取 车致索力和的数据集 (6)获取所有单车工况下车致索力和序列矩阵F∈Rm×n： F＝{F1 F2 F3...Fn} Fs＝{F1s F2s F3s...Fms}T 式中： F为车致索力和序列矩阵； m为分析范围内的斜拉索数量； n为所有单车工况的数 量； Fs为第s次单车工况下各位置处斜拉索的车致索力和序列； Frs为第s次单车工况下位置 坐标xr处对应的车致索力和； 步骤三： 对获取的索力和序列进行归一 化处理 (7)将计算的车致索力和进一 步表示为： 式中： λj为位置坐标xj处车致索力和的系数； (8)将上式同时除 以车载Fv， 获取车致索力和归一化序列； 对于 实测数据， 由于Fv是随机 的， 将任一位置坐标处车致索力和F作为基准， 同除以F获取实测数据下的索力和归一化序 列矩阵λ∈Rm×n： λ＝{ λ1 λ2 λ3... λn} λs＝{ λ1s λ2s λ3s... λms}T 式中： λs为第s次单车工况下各位置处斜拉索的车致索力和归一化序列； λrs为第s次单 车工况下位置坐标xr处对应的车致索力和归一化值， 由分析知， 当拉索处于正常时， λrs为定权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115526416 A 3