DB32_T 4820—2024 桥梁冲刷动力识别与快速筛查技术规范.docx

ICS93.04CCSP2SDB32省地方标准DB32/T48202024桥梁冲刷动力识别与快速筛查技术规范Technica1.specificationforbridgescourdynamicidenticationandrapidscreening2024-08-08实施江苏曾市场监督管理局发布中国标准出版社出版目次加才H1.I范因I2Mt范性引用文件I3术语和定义14测试方案设计25监测数据分析36冲刷识别与预誉评定47实施周期7附录A（资料性）模态变化为势项指标的构建原理8附录B（资料性）趋势项弁变判定阈值的理论推导9附录C（货料性）工程应用实例IO考文献12本文件按照GB,，TI.I-2O2O标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则。的规定起草.请注意本文件的某些内容可能涉及专利.本文件的发布机构不承担识别专利的贡任.本文件由江苏省交通运输厅提用并归I.本文件起草单位：东南大学、中铁桥碳技术有限公司、江苏高速公路【:程养护技术有限公司、江苏润扬大桥发展有联行任公司、江苏扬孑江岛速通道管理行限公司、江苏苏通大桥有限货任公司、华设设计集团股份有限公司、中铁大桥勘测设计院集团有限公司.本文件主要起草人：熊文、刘华、李续、朱彦、陈线£、宋江春、孙海东、何明、刘玉静、藤世洋、左永饵、刘俊铮、付一小、刘盘，II1.桥梁冲刷动力识别与快速筛查技术规范1范围本文件规定r桥侬冲刑动力识别与快速解查技术的测试方案设计、监测数据分析、冲刷识别与预警评定、实施周期等内容,本文件适用于己安笠及待安装健虞监测系统的墩桩基础涉水桥梁.2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款,其中.注口期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件：不注日期的引用文件,共皎新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。CECS333:2012结构健康监测系统设计标准3术语和定义下列术语和定义适用于本文件.X1.冲刷scour床向泥沙在水流等外力作用下,失去平衡，被水流丧接.摘运.离开黑来所处河床的过程.3.2冲刷动力识别scouridentificationbasedOndynanicproPertieS利用冲刷刖弱板热加的有效约束，M小了结构刚度，造成动力特性的变化这一特性，通过对钻构动力特性的研究来推得抑W深度.3.3冲刷敏解模态scourScnxi1.ivenxJes电咎冲刷深度发展而易产生较大变化的桥梁结构模态参数.3.4冲刷预警scourwarning基于所得结构动力特征数据.在既定的置信度水平及准则下,对识别出的冲刷所致结构动力特性变化进行判断。3.5分级预警gradedwarning根据监测值与其相应的结构安全控制划假的比fi,对桥梁结构实行监测预咨管理的分级，3.6核宅度估计kerne1.densityZimaIiOn一种用J估计概率密度函数的非忿数方法，通过时数据点附近的核函数迸行平滑处理来估计概率密度.4，试方JR”计4.1-三½4.I.1技术评定的数钻宜来源于桥梁健康监测系统，4.1.2桥梁冲刷动力识别与快速简唐技术的蕊制内容应包含结构振动响桓监测和环境监测.4.1.3结构提功响应监测内容应为风豉,地踪功、乍辆漱励、水流力等环境激涧下桥梁振动加速度响应，若为动位移.应进行数据分析并换算为加速度.1.I.I环境Ih测应包含温度、风速等桥梁股段环境关健参数监测等.4.2点布f1.UKJN4.2. I冲刷I如诲模态宜按经融或计算碉定，应选择桥维低阶模态为冲弼敏感模态，缆索支承体系梁桥宜按主塔低阶忸态、主梁低阶校态、烟台低阶校态顺序选用,不宜采用观索模态I其余桥梁直选用主梁及地台低阶模态.4.2.2振动测点应布置在桥梁冲刷政舞根态结构振动筋度较大处,I：塔，或台自自上向下布置,主梁在自跨中向支点布置：可按需局部加密；点.4.2.3测电布H方向威道而与冲刷敏括模态振动方向一致的K1.则；土结构体系桥梁冲刷坡点模态蓝利振动方向可按表I礴定。«1幡款*畲台的件劫方向桥里掰点布设监滤振动方向说明境富支承桥梁主策竖向主梁横T主桀耀自0塔柱极，,横向（条件允许.4议安装在塔楼顶部）承台蜷/纵/横向架桥主集竖向主桀横臼主桀圾向J墩攻现倒向承自蝮，纵，横向拱桥主堂竖向主纸横向主桀飒育城顶一偿向推到黝纵/横向注,为常见振动方向,。为非常见斐动方向.4.2.4振动测点布力的其他要求可按JT，T1037-2022中7.4.6的规定执行.4.2.5温度测点布置其他要求可按JT/T10372022中7.2的相关规定执行；风速测点布况可按JT/T10372022中7.3.2的规定执行.4.3如采集方式与存储1.3.1振动、环境监测应实时连续采型.4.3.2 数据采集方式的其他要求可按JTJT10372022中86的川关规定执行.4.3.3 数据存储应符合CECS333:2012中第5章、第6章的相关规定。51»Hk迎折&1-HRM½对采集所得的结构振动响应散糖，在进行冲刷识别与预警分析前，应进行清洗、去噪并分离干扰项，并应在保证数据真实准确的基础上提升数据精度。5.2ftM%5.2.1 数擀清洗应对数据采集中常见趋势项、块头依、跃迂色、离群色进行处理,增加桥梁冲刷动力识别精度，5.2.2 泄波与去趋势处理：可利用低通i波器和信号去趋势帧数,去除信号时锲曲级中高阶频率信号，获得结构立实模态频率信号.5.2.3 跳失由标记马川补：数据填补应遵循一小补大除.延拓填补的修，则：当缺失信号长度小于长度容忍临界值,可采用延拓填补法埴无缺失部分，当皎失信号长度大于长度容忍临界值,则可自弃缺失部分。5.2.4侬使处理r可采用数据平移方式处理，连续两个数据垄值绝对值大于阈值时,刈数据段每个次据都照M去均优差.5.2.5离群位剔除叮烦扑：可依抠3o法则、涣算中位数绝对偏基（MAD、伪功率谱分析等现则识别离群值，并使用战性插值或样条插值等方法替代阳群依，5.3 干犹分离5.3.1 桥梁冲刷监薄数抠应取点剔除温度变化对根态识别的干扰.5.3.2 科对温度因素干扰，可采用经验桢态分解法（EMD）与子模态曲构法，去除子模态中海皮对应领率范围，消涂其对就构动力特性的影响.5.4 模态版别5.4.1 模态参数识别应透过结构振动监测数据,获取结构自振城率、振型、阻足比等,当有特殊要求时.应获取模态刚质、模态度垃。5.4.2 当环境啖声较小,干扰易分卷，可采用领域分解法识利模态参数；当环境噪声较大,干扰不易分离.可采用随机兔模态指示函数算法H1.结合识别模态参数.5.4.3 实地应用时亢采用CoV-SS1.时-频分析、UHT变换、短时傅电叶变换等方法识别结构频率谷故，获取时间-频率（时-旅）序列数据.用于冲刷识别与预警评定.6冲刷识别与j警评定6.1 一般规定6.1.1 在利用理论分析、数值仿衣等方法醐定监测桥梁各阶振动根态及其与冲刷发展的关联度,从而确定冲刷版礴模态进行冲刷动力识别与预警评定。6.1.2 附基于概率检测思想,表征与辨识时-频序列特征变化：依靠桥梁健康监测致据连续传感体系与信息挖掘技术，确定时-频序列特征变化与冲刷发展间关联6.2 模态弁受指标与冲刷识别6.2.1 待分析时-城序列数据应进行假设检验判断是否满足正态分布,宜采用炉拟合优度、1.i1.1.icfors.Ko1.-mogo11>v-Srnmov、JarqUC-BCra等检验方法。6.2.2 对于非正态分布数据应采用核密:度估计进行正态分布特换,转换基本流程如下。a)待双别侑号样本中频率向量f,可利用公式(1)褥到对应核密度估计向盘PDF(f,):式中：K(X)变x的核密度由数：I个时间序列数据长度，电位为秒；h一时间间隔假，单位为秒(立f；监测结构i阶模态频率向量f的第j个数据，单位为赫i(Hz).b)核密度函数在采用高斯密收函数：Ki-1<(-1I(2)J2式中：X离斯密度函数的变0单个核密度估计向用PDF(D应按公式处理，形成连续累计概率估计向量CDR0：CDFS,)=阖。(三"d)累枳概率估计向量CDHD应按公式应洲小准正态分布函数逆变换，转换为Q统1僮：Q,-,CDF(f2)式中；-'O标准正态分布函数的反函数.e)转化后Q统计量可视为服从正态分布的待识刈时-频序列数据.6.2.3 正意分布待识别时嫉序列数据应按以下场本流程计售嫉率控制阈值Ia)核密慢估计转涣后的时频数据应满足公式(5)所述正态分布模壁：式中：P-假率值：f频率值：,一样本总体均(ft：O样本总体标准差；显著性水平值：Z2标准正态分布/2分位点：11样本总51.b)应采用Q统计收对公式(5)所述正态分布模里进行检测.频率控制阈值应按公式(6)一公式(8)计算:1.r1.1.meantQJZ”一：Q)JMC1.=mcan(Q)<7)/.1.,11.MQ-Zy-V式中IMano样本均假函数：StdO样本标掂差函数：Uc1.上控制限：C1.中心践：1.o下控制限.O超出上控制阙依UC1.或下控制阈值1.d的频率序列应视为异常片段，d)按公式(9)定义异常连续超限频率序列识别香散T;T=ThT式中:T.T相邻两个超限频率分别对应的时间,单位为杪(三)。O应按公式(10)定义电将项指标参数P控制冲刷识别：PU=T/To(10)式中：T超过上控制例仅UCi或卜控制JS1.tft1.d的连续超限吸率序列总时间长度，单位为秒($);T1o待识别时领序列总时间长度，单位为秒.n按公式id定义频率均值下降帼度m控制种刷识别：M=IM1-M2（三）式中：M1界常连续Si限频率序列的频率均值，单位为楠兹(HZXM2一相同时间间隔的施碳状态下频率均tfi,单位为储技(Hz).6.2.4 可通过设网不同显著性水平。值来调整冲刷预答的灵敏度：。值丝大，1.c和Ua之间的苞用期窄，识别灵敏度越高，冲刷预潜成功率就越高，口U识别精度总而：但将正常波动误认为异常波动的可能性就越大，即预警的置信度越低，在确定取值时，应根据实际情况权衡识别灵敏度与识别置信度的需求，翁定涵足监测要求的适宜值，通行怡况下取任范围可为0(H0J,6.2.5 Pu、T,、M.的阈值应结合待识别信号长度、信号采集频率等因素确定，阈值宜为：PIuc=1.%T=O.KM=O-OIHz-.34评定方法与分1强.3.1冲刷微型评定应按以下步骤选行：a）现定冲出微率评定显需性水平。及控制折标阖值PuTs、M,防于将识别时频序列计肾频率控制网值Uc1.a1.c1.ab）判断异常频率序列，将领案值超过性制阖值的频率序列视为异常序列,C）针对识别出的异常领率序列计算控制指标P.T.对于满足Pm>PuI1.Tp<T,条件的异常序列,认定为舁常连续超限频率序则并进行下一步判断，SWI.认为无异常.不进行冲刷预警：d）针时满足步c）的异常连域超IU频率序列计。控制指标M.若满S1M<.则认