[發明專利]一種板梁橋結構動態承載力的反演方法

有效

• 申請號: 201410117881.5
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103870705B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 周正茂;袁桂芳;田清勇
• 申請（專利權）人: 上海同豪土木工程咨詢有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 上海東創專利代理事務所(普通合伙)31245
• 代理人: 寧芝華

技術領域

本發明涉及一種板梁橋結構動態承載力的反演方法，屬土木工程中的橋梁結構反演技術領域。

背景技術

板梁橋具有構造簡單、受力明確、施工方便、工藝成熟、建筑高度小以及經濟實用等優點，在我國公路和城市建設中得到了廣泛應用。在長期的運營使用之后，這些橋梁的實際承載能力是否仍能達到設計標準，是所有橋梁建設和管理者所共同關心的話題。然而，橋梁在建設過程中會出現各種偏差，如尺寸、材料等與設計不完全一致；使用過程中會產生損傷，如鉸縫破壞或板梁裂縫等；以及建模分析過程中會采用各種假設進行簡化等等。上述問題的存在使得實際的橋梁結構與分析模型中不一致，因此，根據試驗數據對實際結構進行反演是十分必要的。

對板梁橋進行結構建模主要包含兩方面的困難。一是對鉸縫的模擬，鉸縫由于是現場施工，難以保證質量，在橋梁長期運營之后容易出現損傷，因此，鉸縫的實際狀態與理想中的剛性鉸接是不同的；二是對橋上附屬結構的模擬，橋梁上常帶有欄桿、人行道板、隔離墩及橋面鋪裝等附屬結構，這些附屬結構與主體結構之間的連接既不是理想的鉸接，也不是理想的固接，其對結構的影響一直難以估計。但一般的結構反演中大多僅將彈性模量作為反演參數，難以解決上述困難。申請人曾提出“一種評價板梁橋鉸縫損傷程度的方法”（CN201210062742.8），該方法對于鉸縫的評價具有較高的精度，但該方法無法考慮板的損傷及板上附屬結構的影響。本發明中嘗試在板梁橋的結構反演中將鉸縫剛度、板的抗彎剛度修正系數以及板的抗扭剛度修正系數作為主要反演參數，以期得到能反映結構的真實受力特性的模型。

發明內容

本發明公開了一種板梁橋結構動態承載力的反演方法，其目的在于克服現有板橋梁結構損傷模擬試驗中,附屬結構對主體結構之間產生的影響力沒有考慮在內,導致對結構的損傷評估不真實,不能得到真實受力模型的弊端。本發明將鉸縫剛度、板的抗彎剛度修正系數以及板的抗扭剛度修正系數作為反演參數，可以準確模擬板梁橋的實際受力狀態，給出結構真實的承載能力并得到結構構件的退化過程，為加固設計、橋梁限載和橋梁動態管理等工作提供依據。

研究表明:鉸縫的損傷反映在鉸縫的剛度上；板的損傷反映在板的剛度上，附屬結構的貢獻也反映在板的剛度上。因此，通過鉸縫剛度和板的抗彎剛度修正系數以及板的抗扭剛度修正系數，可以準確模擬板梁橋的實際受力狀態，本發明將反演以上參數。由于板邊位移可以同時反映以上3組參數的貢獻，同時易于現場觀測，因此，可以通過板邊位移與以上參數建立關系。研究發現，這種關系是線性的，在完成2組以上試驗的情況下，可以建立的方程數量超過了未知量的數量。這樣，使用最小二乘法即可得到反演參數。

本發明采用如下技術方案：

一種板梁橋結構動態承載力的反演方法，其特征在于：將鉸縫剛度、板的抗彎剛度修正系數以及板的抗扭剛度修正系數作為反演參數，通過與板邊位移建立關系,形成線性方程組，在完成至少2組試驗的情況下，建立的方程數量超過了未知量的數量，使用最小二乘法即得到反演參數；具體步驟如下：

第一步，根據圖紙或實測參數，按下式計算橋上各板在板中心單位豎向荷載作用下的跨中撓度w_i和b_i/2扭矩作用下的扭角

wi=li4π4EiIi---(1)]]>

其中，b_i、l_i、E_i、I_i、G_i、I_Ti分別為第i塊板的寬度、計算跨徑、彈性模量、抗彎慣矩、剪切模量和抗扭慣矩；

第二步，將加載車輛稱重，記錄每輛汽車的各軸重量；