1.采用实测墩顶竖向振幅分析桥墩基础动刚度的方法,其特征在于,包括如下步骤:对同一条运营线路同一标准桥跨桥墩进行统计,选取预设数量的桥墩作为基准桥墩;收集所述基准桥墩的物理力学参数;所述物理力学参数包括:桥墩混凝土弹性模量E、桥墩墩身有效截面面积A和桥墩墩身高度L;对所述基准桥墩基础的竖向动刚度进行测试,作为其刚度的代表值Kd;获取所述基准桥墩墩顶竖向振幅时域图;所述时域图为在预设时长内运营车次经过基准桥墩所采集的振幅数据,或所述时域图为同一类型列车经过基准桥墩预设次数所采集的振幅数据;分析所述时域图中每个车次的最大竖向振幅,统计每个基准桥墩的所有车次的竖向振幅最大值Az;根据所述桥墩墩身有效截面面积A和桥墩墩身高度L,将所述竖向振幅最大值Az进行归一化处理;根据墩顶竖向振幅与桥墩上部结构刚度、桥墩基础刚度的相关性,建立实测桥墩基础竖向动刚度Kd与归一化处理后的墩顶竖向振幅之间的统计关系,获得利用实测墩顶竖向振幅推导桥墩基础竖向动刚度状态的换算公式;根据所述同一条运营线路同一标准桥跨的其他桥墩的物理力学参数,以及实测竖向振幅,利用所述换算公式,分析获得所述其他桥墩基础竖向动刚度状态;其中,所述墩顶竖向振幅与桥墩上部结构刚度、桥墩基础刚度的相关性,包括:S701、将桥墩的基础体系简化为二自由度系统,构建基础运动方程:(1)式中,m 1 为桩体上部结构质量;m 2 为桩体基础质量;υ 1 (t)为桩体上部结构位移;υ 2 (t)为桩体基础位移;f(t)为动力荷载;c 1 为桩体上部结构阻尼比、c 2 为桩体基础阻尼比;k 1 为桩体上部结构弹簧刚度;k 2 为桩体基础弹簧刚度; 分别为桩体上部结构振动速度、桩体基础振动速度; 分别为桩体上部振动加速度、桩体基础振动加速度;S702、将动力荷载和响应参数换成复数形式表示,所述响应参数为υ 1 (t)、υ 2 (t); (2)、(3)式中,F为冲击力值; 为激振荷载圆频率;i为复数中虚数单位;t为时间;U 1 、U 2 分别为桩体上部结构位移、桩体基础位移;S703、对式(3)进行求导得:S704、将式(2)~(5)代入式(1),并公式两侧约去 得:展开得:S705、忽略所述桩体上部结构阻尼比c 1 、桩体基础阻尼比c 2 ,所述式(7)转化为:S706、当冲击频率趋近于0时,式(8)简化为:S707、根据所述式(9),获得墩顶竖向振幅与桥墩上部结构、桥墩基础的综合刚度系数1/k 1 +1/k 2 相关。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将所述竖向振幅最大值Az进行归一化处理,包括:将所述竖向振幅最大值Az乘以对应所述桥墩墩身有效截面面积A,再除以桥墩墩身高度L,作为归一化的墩顶竖向振幅。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,建立实测桥墩基础竖向动刚度Kd与归一化处理后的墩顶竖向振幅之间的统计关系,获得利用实测墩顶竖向振幅推导桥墩基础竖向动刚度状态的换算公式,包括:建立墩顶竖向振幅与桥墩基础竖向动刚度系数关系图;其中,X轴为综合刚度系数:(1+1.5*EA/L/K d ),Y轴为归一化的墩顶竖向振幅:A z *A/L;根据所述关系图中出现的近似线性相关性,获得实测墩顶竖向振幅与桥墩基础竖向动刚度状态的换算公式。
4.采用实测墩顶竖向振幅分析桥墩基础动刚度的装置,其特征在于,包括:选取模块,用于对同一条运营线路同一标准桥跨桥墩进行统计,选取预设数量的桥墩作为基准桥墩;收集模块,用于收集所述基准桥墩的物理力学参数;所述物理力学参数包括:桥墩混凝土弹性模量E、桥墩墩身有效截面面积A和桥墩墩身高度L;测试模块,用于对所述基准桥墩基础的竖向动刚度进行测试,作为其刚度的代表值K d ;获取模块,用于获取所述基准桥墩墩顶竖向振幅时域图;所述时域图为在预设时长内运营车次经过基准桥墩所采集的振幅数据,或所述时域图为同一类型列车经过基准桥墩预设次数所采集的振幅数据;统计模块,用于分析所述时域图中每个车次的最大竖向振幅,统计每个基准桥墩的所有车次的竖向振幅最大值A z ;归一化模块,用于根据所述桥墩墩身有效截面面积A和桥墩墩身高度L,将所述竖向振幅最大值A z 进行归一化处理;获得模块,用于根据墩顶竖向振幅与桥墩上部结构刚度、桥墩基础刚度的相关性,建立实测桥墩基础竖向动刚度K d 与归一化处理后的墩顶竖向振幅之间的统计关系,获得利用实测墩顶竖向振幅推导桥墩基础竖向动刚度状态的换算公式;其中:所述墩顶竖向振幅与桥墩上部结构刚度、桥墩基础刚度的相关性,包括:构建子模块,将桥墩的基础体系简化为二自由度系统,构建基础运动方程:(1)式中,m 1 为桩体上部结构质量;m 2 为桩体基础质量;υ 1 (t)为桩体上部结构位移;υ 2 (t)为桩体基础位移;f(t)为动力荷载;c 1 为桩体上部结构阻尼比、c 2 为桩体基础阻尼比;k 1 为桩体上部结构弹簧刚度;k 2 为桩体基础弹簧刚度; 分别为桩体上部结构振动速度、桩体基础振动速度; 分别为桩体上部振动加速度、桩体基础振动加速度;第一计算子模块,将动力荷载和响应参数换成复数形式表示,所述响应参数为υ 1 (t)、υ 2 (t);(2)、(3)式中,F为冲击力值; 为激振荷载圆频率;i为复数中虚数单位;t为时间;U 1 、U 2 分别为桩体上部结构位移、桩体基础位移;第二计算子模块,对式(3)进行求导得:第三计算子模块,将式(2)~(5)代入式(1),并公式两侧约去 得:展开得:第四计算子模块,忽略所述桩体上部结构阻尼比c 1 、桩体基础阻尼比c 2 ,所述式(7)转化为:第五计算子模块,当冲击频率趋近于0时,式(8)简化为:获得子模块,根据所述式(9),获得墩顶竖向振幅与桥墩上部结构、桥墩基础的综合刚度系数1/k 1 +1/k 2 相关;分析模块,用于根据所述同一条运营线路同一标准桥跨的其他桥墩的物理力学参数,以及实测竖向振幅,利用所述换算公式,分析获得所述其他桥墩的基础竖向动刚度状态。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述归一化模块,具体用于将所述竖向振幅最大值A z 乘以对应所述桥墩墩身有效截面面积A,再除以桥墩墩身高度L;作为归一化的墩顶竖向振幅。