一种基于智能手机的桥梁伸缩缝工作性能检测方法及系统

1.本文件涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种基于智能手机的桥梁伸缩缝工作性能检测方法及系统。


背景技术：

2.伸缩缝是公路桥梁的重要组成部分，其主要功能是确保运营车流、温度变化、混凝土收缩和徐变等作用下，桥梁具有自由伸缩的功能。同时，伸缩缝是桥梁关键的薄弱环节，在车辆荷载的反复作用下很容易发生损伤破坏。一方面，伸缩缝的损伤破坏会导致行车振动明显，不仅影响行车舒适性还会加剧车辆对伸缩缝的冲击作用导致伸缩缝更容易破坏；另一方面，伸缩破坏后桥梁的自由变形能力可能受到限制，这会直接影响到桥梁的运营安全。
3.目前，每年由伸缩缝损坏产生的伸缩缝检测及维护费用甚至可达桥梁总维护费用的20％，因此，桥梁伸缩缝检测需要引起足够重视。当前常规伸缩缝专项检测主要依靠人工进行外观检测评判伸缩缝工作性能，这高度依赖于检测人员的专业性，部分区域甚至无法进行人工观测；而且这种检测方法存在交通安全风险，耗时费力，亟待改进。另外还有伸缩缝工作性能专项检测的方法，其简要过程是在桥梁伸缩缝位置布设传感器，采用测试试验重车以各种不同时速驶过桥梁伸缩缝时，传感器记录下伸缩缝的动力响应时程曲线得到振动频率和振动加速度响应幅值，从而评价伸缩缝的健康状态，这种测试方法需要在桥面上布置若干传感器、信号采集及处理设备，整个布置及调试过程需要不少人员参与，因此为保证人员安全，需封闭部分车道交通，在跨与跨桥梁之间进行连续测量时需要移动采集设备，这使得这种测试方法很难适应路网桥梁大面积伸缩缝的工作性能检测。


技术实现要素：

4.本说明书一个或多个实施例提供了一种基于智能手机的桥梁伸缩缝工作性能检测方法，包括：
5.s1、车辆正常行驶速度匀速行驶时，通过智能手机采集车辆经过伸缩缝时的振动加速度和行驶轨迹；
6.s2、根据所述振动加速度和行驶轨迹，获得车辆经过每个伸缩缝位置一定时段内的振动加速度响应；
7.s3、通过与所述振动加速度响应的初始测试数据进行对比，对桥梁伸缩缝的工作性能进行评估。
8.本说明书一个或多个实施例提供了一种基于智能手机的桥梁伸缩缝工作性能检测系统，包括：
9.数据采集模块：用于在车辆以正常行驶速度匀速行驶时，通过智能手机采集车辆经过伸缩缝时的振动加速度和行驶轨迹；
10.数据处理模块：用于根据所述振动加速度和行驶轨迹，获得车辆经过每个伸缩缝
位置一定时段内的振动加速度响应；
11.性能评估模块：用于通过与所述振动加速度响应的初始测试数据进行对比，对桥梁伸缩缝的工作性能进行评估。
12.采用本发明实施例，可实现路网群桥梁伸缩缝工作性能的快速检测与评估，该方法具有传统伸缩缝动载试验结果的定量分析能力，通过车载智能手机的方式进行测量，增加了移动性；智能手机定位装置可生成车辆轨迹信息匹配伸缩缝位置，无需大量人员进行传感器、采集仪等设备的安置与搬运转移，无需大面积封闭车道，节省人力又保证生命安全，还由于移动性大大缩短了检测时间。
13.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
14.为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本说明书一个或多个实施例提供的一种基于智能手机的桥梁伸缩缝工作性能检测方法的流程图；
16.图2为车辆经过伸缩缝位置时智能手机记录竖向振动加速度的“跳跃”现象；
17.图3为本说明书一个或多个实施例提供的一种基于智能手机的桥梁伸缩缝工作性能检测系统的组成示意图。
具体实施方式
18.为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个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说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。
19.方法实施例
20.根据本发明实施例，提供了一种基于智能手机的桥梁伸缩缝工作性能检测方法，图1为本说明书一个或多个实施例提供的一种基于智能手机的桥梁伸缩缝工作性能检测方法的流程图，如图1所示，根据本发明实施例的一种基于智能手机的桥梁伸缩缝工作性能检测方法具体包括：
21.s1、车辆正常行驶速度匀速行驶时，通过智能手机采集车辆经过伸缩缝时的振动加速度和行驶轨迹。
22.将用于数据采集的智能手机安装于车辆即使是内部的某一固定位置，开启智能手机振动加速度采集功能和行驶轨迹记录功能，将车辆按照正常行驶速度保持匀速驶过路网所检测桥梁群；
23.通过调用智能手机核心运动框架中的加速度计测试竖向振动加速度，首先通过手机陀螺仪修正手机倾斜度的影响，采集x、y、z三个方向的加速度振动信号，记录竖向加速度振动数据；
24.通过调用智能手机定位系统获取经纬度信息，根据所述经纬度信息记录轨迹记录轨迹：开启智能手机定位功能，依靠gps卫星实时地提供车辆在指定坐标系中的三维定位，记录相应时点车辆途径的经纬坐标；根据所述经纬坐标计算出各时间点与起始时刻的距离；通过所述距离最终确定车辆时程行驶轨迹。
25.s2、根据所述振动加速度和行驶轨迹，获得车辆经过每个伸缩缝位置一定时段内的振动加速度响应。
26.确定伸缩缝位置，根据桥梁长度及伸缩缝位置，结合所确定的车辆行驶轨迹以及采集的竖向振动加速度数据，获得车辆经过每个伸缩缝位置时一定时段的振动加速度响应。
27.其中，确定伸缩缝位置的具体方法为：智能手机振动加速度采集与行驶轨迹记录是以同一时间坐标为准，当车辆经过伸缩缝时，会出现“跳车”现象，表现为在加速度响应上发生突增剧烈幅值，如图2所示，此时可与记录的行驶轨迹对照确定伸缩缝位置。
28.s3、通过与所述振动加速度响应的初始测试数据进行对比，对桥梁伸缩缝的工作性能进行评估。具体的：
29.将第一次测试获得的车辆经过每个伸缩缝位置时一定时段的振动加速度响应作为初始测试数据，每隔3-6个月进行一次相同工况检测，以测得的每个伸缩缝位置加速度前五个峰值绝对值的平均值作为对比，基于平均值变化对桥梁伸缩缝工作性能进行评估；
30.若统计的绝对值的平均值整体变化范围小于5％，说明伸缩缝工作性能还良好，若统计的绝对值的平均值整体变化范围大于5％，说明伸缩缝工作性能降低。
31.采用本发明实施例，可实现路网群桥梁伸缩缝工作性能的快速检测与评估，该方法具有传统伸缩缝动载试验结果的定量分析能力，通过车载智能手机的方式进行测量，增加了移动性；智能手机定位装置可生成车辆轨迹信息匹配伸缩缝位置，无需大量人员进行传感器、采集仪等设备的安置与搬运转移，无需大面积封闭车道，节省人力又保证生命安全，还由于移动性大大缩短了检测时间。
32.系统实施例
33.根据本发明实施例，提供了一种基于智能手机的桥梁伸缩缝工作性能检测系统，图3为本说明书一个或多个实施例提供的一种基于智能手机的桥梁伸缩缝工作性能检测系统的结构示意图，如图3所示，根据本发明实施例的一种基于智能手机的桥梁伸缩缝工作性能检测系统具体包括：
34.数据采集模块30：用于在车辆以正常行驶速度匀速行驶时，通过智能手机采集车辆经过伸缩缝时的振动加速度和行驶轨迹。
35.其中，用于数据采集的智能手机安装于车辆即使是内部的某一固定位置，将车辆按照正常行驶速度保持匀速驶过路网所检测桥梁群。
36.数据采集模块30包括振动加速度采集模块和行驶轨迹记录模块：
37.振动加速度采集模块具体用于：
38.通过调用智能手机核心运动框架中的加速度计测试竖向振动加速度，首先通过手
机陀螺仪修正手机倾斜度的影响，采集x、y、z三个方向的加速度振动信号，记录竖向加速度振动数据；
39.行驶轨迹记录模块具体用于：
40.通过调用智能手机定位系统获取经纬度信息，根据所述经纬度信息记录轨迹记录轨迹：开启智能手机定位功能，依靠gps卫星实时地提供车辆在指定坐标系中的三维定位，记录相应时点车辆途径的经纬坐标；根据所述经纬坐标计算出各时间点与起始时刻的距离；通过所述距离最终确定车辆时程行驶轨迹。
41.数据处理模块32：用于根据所述振动加速度和行驶轨迹，获得车辆经过每个伸缩缝位置一定时段内的振动加速度响应。
42.数据处理模块32具体用于：
43.根据桥梁长度及伸缩缝位置，结合所确定的车辆行驶轨迹以及采集的竖向振动加速度数据，获得车辆经过每个伸缩缝位置时一定时段的振动加速度响应。
44.性能评估模块34：用于通过与所述振动加速度响应的初始测试数据进行对比，对桥梁伸缩缝的工作性能进行评估。
45.性能评估模块34具体用于：
46.获得车辆经过每个伸缩缝位置时一定时段的振动加速度响应；
47.将第一次测试获得的车辆经过每个伸缩缝位置时一定时段的振动加速度响应作为初始测试数据，每隔3-6个月进行一次相同工况检测，以测得的每个伸缩缝位置加速度前五个峰值绝对值的平均值作为对比，基于平均值变化对桥梁伸缩缝工作性能进行评估；
48.若统计的绝对值的平均值整体变化范围小于5％，说明伸缩缝工作性能还良好，若统计的绝对值的平均值整体变化范围大于5％，说明伸缩缝工作性能降低。
49.本发明实施例是与上述方法实施例对应的系统实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。
50.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。