[發明專利]一種針對異形鋼管混凝土系桿拱橋結構的傳感器布設方法

無效

• 申請號: 201110360638.2
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102436530A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 繆長青;孫傳智;陳亮;李愛群
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.?一種針對異形鋼管混凝土系桿拱橋結構的傳感器布設方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1）根據異形鋼管混凝土系桿拱橋結構，采用通用有限元程序建立全橋結構的整體有限元模型、倒三角形剛架精細子模型，并在全橋結構的整體有限元模型中定義倒三角形剛架精細子模型的切割邊界節點；?

2）對步驟1）中建立的全橋結構的整體有限元模型分別進行恒載和交通荷載作用下的全橋結構響應分析，然后根據該響應分析的結果確定整體性受力構件的易損性，繼而確定結構受力整體分析層次上的傳感器布設項目和傳感器布設位置；?

3）調用步驟2）中全橋結構整體響應分析的結果，采用插值法計算步驟1）中定義的精細子模型切割邊界節點的自由度數值，再用單元形函數將這些自由度數值插值到精細子模型切割邊界節點上；

4）對步驟3）中已在切割邊界節點上插值自由度數值的精細子模型分別進行恒載和交通荷載作用下的子模型結構響應分析；然后根據該響應分析的結果確定倒三角形剛架上的精細子模型受力構件的易損性，繼而確定精細子模型上的傳感器布設項目和傳感器布設位置。

2.?根據權利要求1所述的一種針對異形鋼管混凝土系桿拱橋結構的傳感器布設方法，其特征在于，步驟1）中所述的通用有限元程序采用ANSYS軟件，所述的建立全橋結構的整體有限元模型，是采用空間梁單元Beam44模擬加勁梁、拱肋、拱肋間的支撐桿、拱座的拱肋；系桿、吊桿采用只受拉的空間桿單元Link10進行建模，拱肋按吊桿吊點位置進行離散，加勁梁按照吊桿吊點離散；橋面鋪裝等二期恒載通過折算密度計入全橋結構的整體有限元模型中，只計質量不計剛度；邊界條件為：拱肋與拱座、拱肋與系桿、拱座的底部采用完全固接，加勁梁與拱座在橫橋向的位移和順橋向的轉動采用主從約束。

3.?根據權利要求1所述的一種針對異形鋼管混凝土系桿拱橋結構的傳感器布設方法，其特征在于，步驟1）中所述的倒三角形剛架精細子模型，是采用ANSYS軟件中的SOLID95單元和SOLID92單元對混凝土部份混合建模，使用ANSYS軟件中的SHELL93單元對拱座外包鋼板建模。

4.根據權利要求1所述的一種針對異形鋼管混凝土系桿拱橋結構的傳感器布設方法，其特征在于，所述步驟1）中的在全橋結構的整體有限元模型中定義倒三角形剛架精細子模型的切割邊界節點，是把全橋結構的整體有限元模型與倒三角形剛架精細子模型的坐標統一。

5.?根據權利要求1所述的一種針對異形鋼管混凝土系桿拱橋結構的傳感器布設方法，其特征在于，步驟2）中所述的全橋結構響應分析，是根據橋梁的設計標準以及“公路橋涵設計通用規范JTG?D60—2004”，對整體有限元模型先后進行結構靜力分析和敏感性分析；所述的敏感性分析包括位移敏度分析和應力敏度分析。

6.?根據權利要求1所述的一種針對異形鋼管混凝土系桿拱橋結構的傳感器布設方法，其特征在于，步驟2）中所述確定結構受力整體分析層次上的傳感器布設項目和傳感器布設位置，是根據全橋結構的整體有限元模型的靜力分析結果中的位移最大值及靈敏度最大值位置為傳感器布置位置。

7.?根據權利要求1所述的一種針對異形鋼管混凝土系桿拱橋結構的傳感器布設方法，其特征在于，步驟3）中所述用單元形函數將這些自由度數值插值到精細子模型切割邊界節點上，是先獲取整體模型中切割邊界節點上的應力與位移值，再用單元形狀函數對整體結構模型邊界結點位移和應力進行插值，將所得到的位移與應力值作為精細子模型單元邊界結點位移與荷載初始值。

8.?根據權利要求1所述的一種針對異形鋼管混凝土系桿拱橋結構的傳感器布設方法，其特征在于，步驟4）所述的子模型結構響應分析，是根據橋梁的設計標準以及”公路橋涵設計通用規范JTG?D60—2004”，對精細子模型先后進行結構靜力分析和敏感性分析；所述的敏感性分析包括位移敏度分析和應力敏度分析。

9.?根據權利要求1所述的一種針對異形鋼管混凝土系桿拱橋結構的傳感器布設方法，其特征在于，步驟4）中所述確定精細子模型上的傳感器布設項目和傳感器布設位置，是根據精細子模型的靜力分析結果中的位移最大值及靈敏度最大值位置為傳感器布置位置。