[發(fā)明專利]一種確定大跨橋梁結(jié)構(gòu)主梁橫向靜位移的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410149343.4
• 申請(qǐng)日: 2014-04-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103900784A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁幼亮;王高新;謝輝;宋永生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M9/00
• 分類號(hào): G01M9/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大跨橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載效應(yīng)分析領(lǐng)域，涉及一種確定大跨橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件荷載效應(yīng)的方法，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種確定大跨橋梁結(jié)構(gòu)主梁橫向靜位移的方法。

背景技術(shù)

纜索承重的大跨橋梁結(jié)構(gòu)體系在橋梁設(shè)計(jì)類型中已被廣泛采用，由于其輕柔特性主梁構(gòu)件在受到較大風(fēng)載時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯的橫向位移響應(yīng)，根據(jù)許福友等人對(duì)蘇通大橋主梁的靜風(fēng)響應(yīng)研究，主梁構(gòu)件在受到40m/s的靜風(fēng)速時(shí)跨中位置的橫向靜位移會(huì)達(dá)到1.2m。這一橫向位移尺寸嚴(yán)重影響到大跨橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)期間的正常使用和安全性能。因此研究大跨橋梁結(jié)構(gòu)在靜風(fēng)響應(yīng)下主梁跨中橫向靜位移大小，具有積極意義。

目前各國(guó)研究人員已經(jīng)在理論推導(dǎo)、有限元模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)方面對(duì)靜風(fēng)響應(yīng)下的主梁跨中橫向靜位移進(jìn)行了一定程度研究，例如程進(jìn)等人提出了一種靜風(fēng)穩(wěn)定計(jì)算方法并計(jì)算得到虎門大橋在臨界靜風(fēng)速下的主梁橫向靜位移最大值為4.24m；龍曉鴻等人通過(guò)ANSYS有限元模擬得出四渡河懸索橋主梁跨中最大橫向靜位移值為10.72cm。然而，由于風(fēng)載激勵(lì)對(duì)主梁橫向位移影響機(jī)制的本身復(fù)雜性，使得傳統(tǒng)的理論推導(dǎo)、有限元模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)存在初始參數(shù)賦值偏差、初始邊界條件設(shè)定偏差以及次要影響因素的不恰當(dāng)忽略等，很難真實(shí)反映大跨橋梁結(jié)構(gòu)在實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下受靜風(fēng)作用的橫向靜位移大小。

近年來(lái)隨著大跨橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展，可以在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上安裝監(jiān)測(cè)儀器來(lái)直接獲取大跨橋梁結(jié)構(gòu)在真實(shí)環(huán)境下的環(huán)境荷載和荷載響應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，從而有效避免傳統(tǒng)的理論推導(dǎo)、有限元模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)存在初始參數(shù)賦值偏差、初始邊界條件設(shè)定偏差以及次要影響因素的不恰當(dāng)忽略的問(wèn)題。但目前針對(duì)主梁構(gòu)件橫向靜位移這一部分的監(jiān)測(cè)與分析工作甚少，主梁構(gòu)件橫向靜位移在真實(shí)環(huán)境條件下的變化規(guī)律仍然未知，尚未有研究提出一種確定大跨橋梁結(jié)構(gòu)在真實(shí)環(huán)境條件下的主梁橫向位移的方法。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明提出一種可以準(zhǔn)確反映主梁構(gòu)件橫向靜位移和靜力風(fēng)速之間的規(guī)律，利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)確定大跨橋梁結(jié)構(gòu)主梁橫向靜位移的方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種確定大跨橋梁結(jié)構(gòu)主梁構(gòu)件橫向靜位移的方法，包括如下步驟：

步驟（1）：采集主梁跨中GPS位移和三維風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：

在大跨橋梁的主梁跨中處安裝GPS位移監(jiān)測(cè)站和三維超聲風(fēng)速儀，對(duì)此處位移向量u(t)及風(fēng)向量v(t)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并以時(shí)間序列存儲(chǔ)，其中v(t)=[v_r(t),α(t),β(t)]，u(t)=[u_x(t),u_y(t),u_z(t)]，v_r(t),α(t),β(t)分別為三維超聲風(fēng)速儀采集到的絕對(duì)風(fēng)速、風(fēng)攻角與風(fēng)向角，u_x(t),u_y(t),u_z(t)分別為GPS位移監(jiān)測(cè)站采集到的GPS坐標(biāo)系下的三軸方向位移，t表示時(shí)間，t=1,2,...,L，單位為秒，L表示時(shí)間長(zhǎng)度；

步驟（2）：對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量分解和均值處理，得到橫向靜位移序列u_m(k)和橫向靜風(fēng)速序列v_m(k)；

步驟（3）：利用3階傅里葉級(jí)數(shù)擬合受橫向靜風(fēng)速序列v_m(k)干預(yù)的橫向靜位移主相關(guān)成分，具體流程為：

首先將橫向靜位移序列u_m(k)和橫向靜風(fēng)速序列v_m(k)代入以下3階傅里葉級(jí)數(shù)表達(dá)式：