(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 202210446544.5 (22)申请日 2022.04.26 (71)申请人 广州大学 地址 510006 广东省广州市外环西路23 0号 (72)发明人 周军勇　张俊平　吴文荣　黄海云　 谭泽寅　 (74)专利代理 机构 北京睿智保诚专利代理事务 所(普通合伙) 11732 专利代理师 杜娟 (51)Int.Cl. G01M 5/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) H04N 7/18(2006.01) (54)发明名称 一种桥梁随机荷载试验安全评估 方法、 系统 及可存储介质 (57)摘要 本发明公开了一种桥梁随机荷载试验安全 评估方法、 系统及可存储介质， 涉及桥梁工程技 术领域， 包括： 通过桥面车流荷载与结构监测响 应的时空匹配， 构建桥梁随机荷载试验， 并进一 步从中获取有效的随机荷载试验； 根据随机荷载 试验工况计算多个不同的评估指标， 并确定多个 评估指标将桥梁安全状态划分为不同的取值区 间； 根据多个评估指标在随机荷载试验工况下的 计算结果， 分别对桥梁安全状态形成相应的评估 结论； 采用基于D ‑S证据理论的决策融合方法， 将 多个评估结论进行融合， 形成桥梁安全状态的最 终评估分级。 本发明可以在不封闭交通的条件下 直接利用运营车流开展桥梁荷载试验检测与评 估， 解决了传统荷载试验需要封闭交通、 实施频 率低等问题。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 114778040 A 2022.07.22 CN 114778040 A 1.一种桥梁随机荷载 试验安全评估方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 通过桥面车流荷载与结构监测响应的时空匹配， 构建桥梁随机荷载 试验； 基于荷载 试验效率门槛 值， 获取有效的随机荷载 试验； 根据随机荷载试验工况计算多个不同的评估指标， 并确定多个评估指标将桥梁安全状 态划分为多个不同的取值区间； 根据多个评估指标在随机荷载试验工况下的计算结果， 分别对桥梁安全状态形成相应 的初步评估结论； 采用基于D ‑S证据理论的决策融合方法， 将多个初步评估结论进行融合， 形成桥梁安全 状态的最终评估分级。 2.根据权利要求1所述的一种桥梁随机荷载试验安全评估方法， 其特征在于， 所述构建 桥梁随机荷载 试验， 具体包括以下步骤： 通过结构健康监测系统获得包括位移和应变在内的监测响应， 将所述监测响应进行信 号滤波， 得到监测静态汽车荷载效应； 通过摄像视频识别或 随机车流模拟的方式再现桥面车流荷载， 将所述桥面车流荷载加 载到桥梁应 变及位移影响面上， 得到计算静态汽车荷载效应； 对桥面车流荷载与 结构监测响应进行时空匹配， 以使所述监测静态汽车荷载效应与计 算静态汽车荷载效应在时程 规律上一致。 3.根据权利要求2所述的一种桥梁随机荷载试验安全评估方法， 其特征在于， 所述获取 有效的随机荷载 试验， 具体包括以下步骤： 设定荷载 试验效率门槛 值为 ηm， 通过公式η＝ Ls/[L(1+ μ )]计算荷载 试验效率； 将荷载试验效率满足 η ≥ηm的桥梁随机荷载 试验视为有效的随机荷载 试验； 式中， Ls表示计算静态汽车荷载效应， L为桥梁设计规范汽车荷载模型计算的桥梁静态 汽车荷载效应， μ为 桥梁设计规范计算的汽车荷载冲击系数。 4.根据权利要求3所述的一种桥梁随机荷载试验安全评估方法， 其特征在于， 所述评估 指标包括残余应变变异系数、 残余位移变异系数、 应变校验系 数、 位移校验系数、 实测与理 论的线性相关性系数、 评级系数， 则多个评估指标的计算方法分别为： 基于无车状态应 变时程响应的变异系数统计值确定所述残余应 变变异系数； 基于无车状态位移时程响应的变异系数统计值确定所述残余 位移变异系数； 所述应变校验系数为实测弹性应变值与理论计算应变值的比值； 其中， 实测弹性应变 值为实测应变最大值与卸载状态实测应变值的差值， 实测应变最大值和卸载状态实测应变 值通过所述监测静态汽车荷载效应时程确定， 所述卸载状态实测应变值为桥面无车情况下 所有采集信号的统计均值； 所述位移校验系数为实测弹性位移值与理论计算位移值的比值； 其中， 实测弹性位移 值为实测位移最大值与卸载状态实测位移值的差值， 实测位移 最大值和卸载状态实测位移 值通过所述监测静态汽车荷载效应时程确定， 所述卸载状态实测位移值为桥面无车情况下 所有采集信号的统计均值； 获取实测弹性应变值/实测弹性位移值与理论计算应变值/理论计算位移值的皮尔逊 相关系数， 将两者的绝对最大值作为所述实测与理论的线性相关性系数； 通过公式RF＝(C ‑rD×D)/[ η×(1+ μ )×rL×L]计算所述评级系数； 式中， rD和rL分别为桥权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114778040 A 2梁设计规范定义的恒载和汽 车荷载分项系数， C和D分别为按照桥梁设计规范计算的结构抗 力和恒载效应。 5.根据权利要求1所述的一种桥梁随机荷载试验安全评估方法， 其特征在于， 所述对桥 梁安全状态形成相应的初步评估结论， 具体包括以下步骤： 基于取值区间 分别将桥梁安 全状态划分为完好、 较好、 中等损伤、 严重损伤和危险， 其中j＝1、 2 …n， 分别表示包括残余 应变变异系 数、 残余位移变异系 数、 应变校验系数、 位移校验系数、 实测与 理论的线性相关 性系数、 评级系数在内的评估指标； 获取多个评估指标在随机荷 载试验工况下的计算结果Tj， 通过对比Tj与Ij1～Ij6的隶属 关系确定每 个评估指标对桥梁安全状态形成的相应的初步评估结论。 6.根据权利要求1所述的一种桥梁随机荷载试验安全评估方法， 其特征在于， 所述形成 桥梁安全状态的最终评估分级， 具体包括以下步骤： 基于D‑S证据理论将多个评估指标的相互组合作为目标辨识框架， 采用欧式距离的权 重系数作为基本概率指派函数， 采用Dempster正交准则作为信息融合方法， 将多个评估指 标的评估结果进行决策融合形成桥梁安全状态最终评估分级； 其中， 基于监测结果区间与桥梁安全状态分级取值界线区间获得欧式距离， 计算公式 为： 式中， TjL、 TjR分别表示监测结果区间的左右 边界， IjiL、 Ij(i+1)R分别表示桥梁安全状态分 级取值区间的左右边界， j表示评估指标， i表示 桥梁状态区间指示； 根据BPA基本概 率指派函数， 得到划分为 不同桥梁安全状态的概 率， 计算公式为： 式中， m(Ai)表示该指标 下划分桥梁各级状态的概 率值； 对桥梁各级状态的概 率进行融合， 形成的桥梁安全状态最终概 率分布的公式为： 式中， 表示与证据来源之间冲突相关的基本概率质量； m1、 m2 表示不同的证据来源， 即不同的评估指标； A∩B＝φ表示不同证据来源的不同桥梁状态等 级的概率事件； A∩B＝C表示 不同证据来源的同一 桥梁状态等级的概 率事件。 7.一种桥梁随机荷载试验安全评估系统， 其特征在于， 包括： 构建模块、 选取模块、 计算 模块、 划分模块、 初步评估 模块和最终评估 模块， 且各模块依次相连； 所述构建模块， 通过桥面车流荷载与结构监测响应的时空匹配， 构建桥梁随机荷载试 验；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114778040 A 3