[發明專利]橋梁動力沖擊系數提取方法

有效

• 申請號: 201710374739.2
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107228724B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 王寧波;沈炎;時名揚;張詩潔;黃天立;李東平
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

本發明涉及土木工程技術領域，公開一種橋梁動力沖擊系數提取方法，以有效解決最大靜力值的確定問題，能夠獲取更為準確、合理的橋梁動力沖擊系數值，為橋梁設計、管養等提供參考。本發明方法包括：得到橋上測點動力響應；采用分段多項式擬合橋梁動力響應中的準靜態部分，并采用一系列正弦曲線疊加擬合橋梁動力響應中的波動部分，根據最小二乘原理擬合計算，獲得反映橋梁靜態特性的影響線信息；確定輪胎?路面接觸力分布模型及對應的接觸力分布函數；然后以所擬合的實際橋梁固有影響線信息為基礎，結合所述接觸力分布函數計算所述車輛通過所述橋梁時的最大靜態響應，進而計算橋梁動力沖擊系數。

技術領域

本發明涉及土木工程技術領域，尤其涉及一種橋梁動力沖擊系數提取方法。

背景技術

橋梁動力沖擊系數(impact factor,IM)或動力放大系數(dynamicamplification factor,DAF)，IM＝DAF-1，是由動荷載(如移動車輛)所導致的與橋梁設計、檢測維護、評估等密切相關的重要指標，精確的動力沖擊系數有利于橋梁設計的經濟性與安全性，而對于現有橋梁而言動力沖擊系數則是與橋梁管理、評估相關聯的重要參數。針對當前高速、重載汽車日益增多的背景條件下，研究高速公路橋梁動力沖擊系數具有重要的工程實用價值。

截至目前，多數國家橋梁設計規范對沖擊系數的規定均不相同。美國橋梁規范(AASHTO)、新西蘭橋梁規范(NZTA)、歐洲規范(CEN)、日本規范(JRA)、韓國規范(KBDS)均是基于橋梁跨徑來規定DAF的取值，其中歐洲規范對于不同車道數橋梁的動力沖擊系數規定亦有不同，日本規范對鋼橋、混凝土橋等不同類型橋梁有分開規定；中國公路橋涵設計通用規范(MTPRC 2004)基于橋梁固有頻率來規定DAF值；加拿大規范(CHBDC)根據車輛車軸數量來確定DAF取值；澳大利亞規范(AS5100)、英國規范(BS5400)則根據車輛荷載類型來規定DAF限制值。

上述關于DAF的各國規定存在內容和形式上的區別，這將導致采用不同國家規范計算所得的動力放大系數有可能不同，正是這些問題的存在使得關于橋梁DAF的研究成為該領域的一個熱點。

對由運動車輛所導致的橋梁DAF的計算提取一直是被普遍忽略的問題。橋梁DAF提取主要環節在于最大靜力響應的獲取，通過直接靜態試驗獲取最大靜力響應的方法往往受時間、經濟等諸多因素的影響而不具可行性。目前比較普遍的方法如“波峰-波谷”法，以實測動力響應中最大峰值和相鄰谷值的平均作為最大靜力響應，受波動點位置、測試噪音、谷值(左、右)選取主觀性等影響，該方法計算得到的最大靜力響應值實際上并不準確。通過對動態信號作濾波處理得到靜態響應也是目前的常用方法，尤其針對峰、谷值不明顯的情況，但合理的濾波器設置既要求消除振動干擾又要完整保留靜態信息，由于動態信號與靜態信號之間往往存在頻率上的混疊使得很難濾波分離。此外以上兩種計算方法還存在同一車輛荷載作用下往往導致不同最大靜力響應值的情況。

發明內容

本發明目的在于公開一種橋梁動力沖擊系數提取方法，以有效解決最大靜力值的確定問題，能夠獲取更為準確、合理的橋梁動力沖擊系數值，為橋梁設計、管養等提供參考。

為實現上述目的，本發明公開一種橋梁動力沖擊系數提取方法，包括：

采用已知軸重、軸距和軸數的車輛，從橋梁一端上橋并以勻速v過橋，以頻率f進行采樣，得到橋上測點動力響應；所述動力響應包括動應變、動撓度；

采用分段多項式擬合橋梁動力響應中的準靜態部分，并采用一系列正弦曲線疊加擬合橋梁動力響應中的波動部分，根據最小二乘原理擬合計算，獲得反映橋梁靜態特性的影響線信息；

根據所述車輛中車輪與路面豎向接觸力、輪胎類型、輪胎氣壓因素確定輪胎-路面接觸力分布模型及對應的接觸力分布函數；