基于声发射技术的转体桥关键受力部位异常状态监测与损伤识别方法

摘要

本发明提供了基于声发射技术的转体桥关键受力部位异常状态监测与损伤识别方法，包括以下步骤：关键点选取，信号采集，信号预处理，信号深度处理，异常受力点定位，损伤声波对比，损伤修复，存档入库。有益效果为：本发明提出基于声发射技术的转体桥关键受力部位异常状态监测与损伤识别方法通过在桥梁关键受力点安装声发射传感器及进行监测，便于及时获取受力点损伤信号，且快速定位出损伤受力点位置；对损伤受力点声波信号处理后与资源库历史案例对比，快速制定出预处理方案，在进行常规修复工作的同时对差异点制定单独处理方案。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁受力点损伤检测技术领域，具体为基于声发射技术的转体桥关键受力部位异常状态监测与损伤识别方法。

背景技术

大多数桥梁失效发生在运营期，失效主要原因：设计缺陷、施工失误、运营管理不善、水文地质与自然灾害。具体引发桥染失效的主要风险因素是意外碰撞、施工失误和车辆超载，分别占总额的25％、21.9％和13.5％。

目前，桥梁结构的健康监测主要侧重于结构的整体状态监测 , 通常是基于结构动力响应提取用以描述结构健康状态的特征参数, 例如模态频率、振型等,在此基础上对桥梁结构的损伤状态进行判断和预警，难易实现对损伤处的快速定位，且不能及时的制定出处理预案。

发明内容

本发明的目的在于提供基于声发射技术的转体桥关键受力部位异常状态监测与损伤识别方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于声发射技术的转体桥关键受力部位异常状态监测与损伤识别方法，包括以下步骤：

步骤一：关键点选取，根据桥梁的主要受力部位选取异常状态监测点，通常在斜拉桥的索塔、主梁、每根斜拉锁和每个桥墩处进行受力部位异常状态监测，在每个选取受力点处安装声发射传感器，并在安装点附近布设抗电磁干扰装置；

步骤二：信号采集，当桥梁某个部位发生如断裂、形变、接头部位产生裂纹等疲劳状况时，布防于该部位的声发射传感器就会探测到声发射信号，并将其转换成电信号输入到信号采集器；

步骤三：信号预处理，信号采集器采集到声发射传感器输出的电信号后，对其进行简单的预处理，如果预处理的结果有异常事件发生(如探测到强度较大的声发射信号) ，则通过CAN总线收发器把声发射信号发送到声发射信号处理器做进一步的分析和处理；

步骤四：信号深度处理，声发射信号处理器接收到的各个声发射数据采集器发送过来的声发射信号(通过算法)做进一步分析，获取桥梁各个部位的疲劳(过程)状况，并把分析的结果通过互联网发送给监控平台系统；

步骤五：异常受力点定位，监控平台系统通过互联网接收来自声发射信号处理器所发送过来的桥梁各个部位的健康状况信息，实时显示桥梁的健康状况，如果某桥梁某个部位出现了异常状况，则定位出该部位的位置，并产生报警信号，提醒执勤人员做进一步的处理；

步骤六：损伤声波对比，将本次异常受力点探测的声波信号与资源库内部的历史相似度最高的声波信号对比，识别出受力点损伤情况，提取资源库内部应急处理方案，并对声波信号差异部分深度分析，设定完善的处理方案；

步骤七：损伤修复，通过无人机对桥梁受损受力点实时监测，施工人员根据处理方案施工修复，施工过程详细撰写修复记录；

步骤八：存档入库，损伤受力点修复完成后，进行此次损伤受力点声波信息分析备案，并将此次损伤受力点修复方案整理后传输至资源库备案，便于给以后损伤受力点对比并及时提取预案。

优选的，步骤一中，其中每个受力点安装的声发射传感器数量为两个，声发射传感器选取型号为RL1。

优选的，步骤二中，信号采集频率为每十秒一次。

优选的，步骤八中，存档入库为云服务器等网络通讯写入，也可以是模块的本地通讯口（USB、网口等）写入。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明提出基于声发射技术的转体桥关键受力部位异常状态监测与损伤识别方法通过在桥梁关键受力点安装声发射传感器及进行监测，便于及时获取受力点损伤信号，且快速定位出损伤受力点位置；

2.本发明提出基于声发射技术的转体桥关键受力部位异常状态监测与损伤识别方法对损伤受力点声波信号处理后与资源库历史案例对比，快速制定出预处理方案，在进行常规修复工作的同时对差异点制定单独处理方案。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：基于声发射技术的转体桥关键受力部位异常状态监测与损伤识别方法，包括以下步骤：

步骤一：关键点选取，根据桥梁的主要受力部位选取异常状态监测点，通常在斜拉桥的索塔、主梁、每根斜拉锁和每个桥墩处进行受力部位异常状态监测，在每个选取受力点处安装声发射传感器，并在安装点附近布设抗电磁干扰装置；

步骤二：信号采集，当桥梁某个部位发生如断裂、形变、接头部位产生裂纹等疲劳状况时，布防于该部位的声发射传感器就会探测到声发射信号，并将其转换成电信号输入到信号采集器；

步骤三：信号预处理，信号采集器采集到声发射传感器输出的电信号后，对其进行简单的预处理，如果预处理的结果有异常事件发生(如探测到强度较大的声发射信号) ，则通过CAN总线收发器把声发射信号发送到声发射信号处理器做进一步的分析和处理；

步骤四：信号深度处理，声发射信号处理器接收到的各个声发射数据采集器发送过来的声发射信号(通过算法)做进一步分析，获取桥梁各个部位的疲劳(过程)状况，并把分析的结果通过互联网发送给监控平台系统；

步骤五：异常受力点定位，监控平台系统通过互联网接收来自声发射信号处理器所发送过来的桥梁各个部位的健康状况信息，实时显示桥梁的健康状况，如果某桥梁某个部位出现了异常状况，则定位出该部位的位置，并产生报警信号，提醒执勤人员做进一步的处理；

步骤六：损伤声波对比，将本次异常受力点探测的声波信号与资源库内部的历史相似度最高的声波信号对比，识别出受力点损伤情况，提取资源库内部应急处理方案，并对声波信号差异部分深度分析，设定完善的处理方案；

步骤七：损伤修复，通过无人机对桥梁受损受力点实时监测，施工人员根据处理方案施工修复，施工过程详细撰写修复记录；

步骤八：存档入库，损伤受力点修复完成后，进行此次损伤受力点声波信息分析备案，并将此次损伤受力点修复方案整理后传输至资源库备案，便于给以后损伤受力点对比并及时提取预案。

其中，步骤一中，其中每个受力点安装的声发射传感器数量为两个，声发射传感器选取型号为RL1；步骤二中，信号采集频率为每十秒一次；步骤八中，存档入库为云服务器等网络通讯写入，也可以是模块的本地通讯口（USB、网口等）写入。

本发明的优点是：本发明提出基于声发射技术的转体桥关键受力部位异常状态监测与损伤识别方法通过在桥梁关键受力点安装声发射传感器及进行监测，便于及时获取受力点损伤信号，且快速定位出损伤受力点位置；对损伤受力点声波信号处理后与资源库历史案例对比，快速制定出预处理方案，在进行常规修复工作的同时对差异点制定单独处理方案。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。