中国公路学报

作者：余加勇, 彭志豪, 孟晓林, 谢轶伦, 方振, 谢义林

单位：1. 湖南大学　土木工程学院，湖南　长沙　410082","2. 桥梁工程安全与韧性全国重点实验室，湖南　长沙　410082","3. 帝国理工大学　工程学部，伦敦　SW7 2AZ","4. 湖南省交通科学研究院有限公司，湖南　长沙　410015","5. 江苏省水利科学研究院，江苏　南京　210017

关键词：桥梁工程,风致振动,全球导航卫星系统,经验小波变换,模态参数

<p>特大桥梁结构健康监测系统为桥梁模态识别、损伤探测和安全评估提供了重要参数信息和决策依据。鉴于传统加速度计、计算机视觉、光纤光栅等方法存在位移测量不精确、易受外界环境干扰、仅获取局部变量等问题，构建了全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）特大悬索桥实时振动监测和改进经验小波变换（Empirical Wavelet Transform，EWT）的结构动力响应分析方法。依托由GNSS、加速度计和风速仪等传感器组建的苏格兰福斯公路桥GeoSHM变形监测系统，自2014年起实现对桥塔、主梁的高精度、全自动、全天候、三维实时监测；建立基于改进协方差自回归功率谱的频带划分方法和Pearson相关系数有效固有模态函数筛选准则，提出改进EWT算法进行降噪滤波和位移分解，实现风致桥梁振动响应的动力响应分析。采用上述方法对2020年2月的席亚拉（Ciara）台风GNSS监测数据进行分析，识别出索塔纵向振动位移最大振幅为7.91 cm，动态位移最大振幅为2.84 cm，2座桥塔上GNSS接收机识别出的模态频率基本吻合，风速与桥塔水平位移呈正相关，索塔的水平位移沿风向增加明显；主梁纵向、横向和竖向振动位移最大振幅分别为5.51、152.47、68.17 cm，其中动态位移最大振幅为3.73、31.93、54.22 cm，与加速度计识别的动态位移及振动频率结果吻合，风速与主梁三维位移亦呈正相关，台风引起的横向振动最大，因此横向位移随风速增加的趋势显著。研究结果表明：构建的GNSS监测技术和改进EWT数据处理方法，可实现特大桥梁风致振动实时监测和动力响应分析，具有重要的科学研究和工程应用价值。</p>

来源：2024年第9期

《中国公路学报》期刊编辑部

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