對拐點處數據不作特殊處理，這可能導致得出的橋梁撓度曲線拐點后移，導致 曲線拐點和實際的橋梁撓度曲線的拐點有較大差異。而這些拐點一般是橋梁橋墩、橋臺、拱 頂等部位，這些部位的位移變化對橋梁安全性有重要影響。修正后的梯度均值濾波算法增 加了對拐點的判斷，若一段連續數據中出現拐點，則將拐點置為初始點開始下一序列的濾 波考慮到實際橋梁測點是連續多個點在垂直方向上的位移單調遞增或遞減，產生的拐點較 少，增加對拐點的判斷并不會對數據處理速度產生較大影響，同時準確得到橋梁撓度曲線。
【主權項】
1. 一種橋梁結構撓度線形測量裝置，包括測試小車（5)，其特征在于，所述測試小車 (5)上安裝有傾角測量模塊（1)，所述傾角測量模塊（1)連接濾波電路，所述濾波電路通過 A/D轉換器與信息處理模塊（2)連接，所述信息處理模塊（2)連接存儲單元； 所述測試小車（5)底面的四個角上分別安裝一個位移傳感器（3)，每個所述位移傳感 器（3)均連接所述信息處理模塊（2); 所述測試小車（5)的車輪上安裝有位移測量裝置（4)，所述位移測量裝置（4)與信息處 理模塊⑵連接。2. 如權利要求1所述的橋梁結構撓度線形測量裝置，其特征在于，所述傾角測量模塊 (1)包括水平傾角傳感器（6)和垂直傾角傳感器（7)，二者正交設置。3. -種橋梁結構撓度線形測量方法，其特征在于，具體包括以下步驟： 步驟1 :位移測量裝置（4)發送脈沖到信息處理模塊（2)，信息處理模塊（2)計算測試 小車（5)移動距離，若移動距離達到設定值L，則信息處理模塊（2)向傾角測量模塊（1)和 各個位移傳感器（3)發送觸發信號； 步驟2 :傾角測量模塊（1)接收到信息處理模塊（2)發送的觸發信號，對各測點的夾角 數據進行采集，測得第i個測點的X軸傾角α lx和Y軸傾角a lx，i = 1，2, 3,…，n，并將角 度信息發送到信息處理模塊（2)中； 步驟3 :各個位移傳感器（3)接收到信息處理模塊（2)發送的觸發信號，測得測試小車 (5)運行到各個測點的四個角與橋面的距離，第i個測點的四個角與橋面的距離為Hu、Hl2、 Hi3、H14;并將距離信息傳送到信息處理模塊（2); 步驟4 :信息處理模塊（2)對步驟2得到的X軸角度α lx和Y軸角度a ly進行處理，得 到第i個測點測試小車與水平面的夾角α 11;信息處理模塊（2)對步驟3得到的距離信息 私1、！112、！1 13、！114進行處理，得到測試小車與其沿橋面行駛方向的夾角（112;根據（ 111和（112 得到第i個測點相對于第i-Ι個測點的垂直位移AH1; 步驟5 :利用步驟4得到的H11利用修正梯度均值濾波法求得各個測點在二維坐標系中 的位置（Xl，Y1)，利用最小二乘法對測點位置進行擬合得到橋梁線性，通過與橋梁施工圖測 點位置進行比對，得到橋梁撓度變形值；同時，在不同時間段測量橋梁撓度線形圖，對同一 位置的變形進行比較，即可判斷該位置是否存在撓度變化，是否需要進行檢修。4. 如權利要求3所述的橋梁結構撓度線形測量方法，其特征在于，所述的步驟4中： 所述的測試小車與水平面的夾角所述的測試小車與橋面行駛方向的夾角αι2的計算方法如下：其中，1^為P占 P 2或P 3與P 4的距離，L 2為P占 P 3或P 2與P 4的距離； 豎直位移八私的計算方法如下：其中，α ;表示第i個測點橋面與水平面的傾角i = 2, 3,…，η ; AHi表示第i個測點相 對于第i-Ι個測點的垂直位移為A H1，Hni表示第m個測點相對于起始測點的豎直位移H "。5.如權利要求3所述的橋梁結構撓度線形測量方法，其特征在于，所述的步驟5的具體 實現方法如下： 步驟5. 1 :求算數平均值Ak 根據步驟4得到AH1，以初始點AH1為起點，取AH1的前5個數值：即ΔΗ 2、ΔΗ3、 ΔΗ4、AH5，去掉其中的最大值和最小值，將剩余的3個值求其算術平均值，記為Ak; 步驟5. 2 :根據△ k確定置信區間A 4的對應置信區間Yl為[m i △ k，m2 Δ k];A H6的置信區間為A H6的置信區間為八!16的置信區間為￥4=[111，1^111，1〇; 步驟5. 3 :判斷△!16是否為干擾信號或拐點，并進行修正； (1)判斷A &是否為干擾信號，若AH6是干擾信號，將其修正，若不是干擾信號，則不 作修正； 具體判斷方法為：當AH6不屬于步驟5. 2中的置信區間時，可認為AH6為干擾信號； 具體修正方法如下： 當Δ H6 · Δ k多O時，有以下幾種情況：，且AH6在區間Y3內；，.且AH6F在區間Υ3內；且Λ H6在區間Υ4內； 且AH6F在區間Υ4內； 對于a、c、e、g，認為AH6不是干擾信號，無需修正；對于b、h，認為當AH6為干擾信號， 將其修正為△ k ;對于d，認為△ H6為干擾信號，將其修正為對于f，認為A 116為干擾信 號，將其修正為·(2)判斷AHJi應的第6個測點是否為拐點，若是拐點，則不作修正，若不是拐點，則進 行修正； 具體判斷方法為：利用A H7，若Δ H6 · Δ H7S 0,認為第6個測點為拐點；若 AH6 · ΔΗ7〈0,認為第6個測點不是拐點，而是干擾信號； 具體修正方法如下： 當AH6 · ΔΚ0時，有以下幾種情況：對于j，1，η，ρ，可認為&!16對應測點為拐點，無需修正；對于i，〇,可認為AH6不是拐 點，修正為Ak ;對于k，m，可認為八嘸不是拐點，修正為0 ; 步驟5. 4 :根據AH6是否為拐點選擇新的起點和待處理數據 若AH6對應的測點不是拐點，序列前移，進一步處理下一個數據，即用ΔΗ2、ΔΗ3、ΔΗ 4、 ΔΗ5、AH6替換ΔΗ" ΔΗ2、ΔΗ3、ΔΗ4、ΔΗ5,返回步驟5. 1處理ΔΗ7;若AH6對應的測點是 拐點，則用八!16、八!17、八!18、八!19、八!1 1。替換八!11、八!12、八!13、八!14、八!1 5，返回步驟5.1處 理AH11，以此類推，直到處理完步驟4采集的所有的AH1，最終得到修正后的第i個測點 相對于第i-Ι個測點的垂直位移為ΔΗ' i，由此可得第m個測點在二維坐標系中的位置 (X111, yJ，其中：其中，初始點（x〇，y。）= (〇,〇); 步驟5. 5 :通過最小二乘法對步驟5. 4修正后得到的各點（X1, yi) (1彡i彡η)擬合，得 到擬合曲線方程為： y*= c 0+〇^+--*+〇^ 其中，Ct^C1、…、Ck為待定系數； 利用最小二乘法求解待定系數c。、C1、…、Ck，所述最小二乘法的方程式為：由此可求得系數C(]、C1、…、Ck的值，階數k的選擇需滿足： mta射一yi) < 1 冊W。
【專利摘要】本發明公開了一種橋梁結構撓度線形測量裝置和方法，本發明的裝置無需固定安裝在橋梁上，設備簡單，易于實現，性價比高，操作方便，能夠快速、客觀、智能化地感測與重現橋梁撓度線形；實現橋梁撓度的測量，并且通過在不同時間線形變化能夠反映橋梁的整體撓度變化，從而可及時告知橋梁管理工作者目前橋梁撓度線形、特別是撓度變化狀態，從而對分析橋梁的健康、安全狀況，能充分發揮橋梁的承載能力，減少限載、垮橋，具有很強的工程實用價值。
【IPC分類】G01M5/00, E01C23/01
【公開號】CN105067206
【申請號】CN201510418737
【發明人】解少博, 劉通, 陳歡, 徐雪峰, 常志超
【申請人】長安大學
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月16日