[發(fā)明專利]一種通過高精度測量支座變形量來計算橋梁基礎沉降位移的方法

有效

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• 申請日: 2018-06-14
• 公開（公告）號: CN108931193B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設計）人: 檀永剛;孫長森;張哲;白志娟;王騫;黃才良;邱文亮
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/16
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發(fā)明提供了一種通過高精度測量支座變形量來計算橋梁基礎沉降位移的方法，屬于橋梁工程技術領域。先通過實驗測出支座的壓縮剛度值，然后根據(jù)設計參數(shù)建立包含支座的有限元模型。在有限元模型中，令某個支座處的橋墩基礎的產(chǎn)生單位沉降位移，其他橋墩基礎沉降位移為零，計算出每個支座的壓縮變形量的變化值形成位移影響矩陣，并求出其逆矩陣。再通過精密激光測距儀測量出由于施工引起橋梁每個支座的變形量觀測值，用前面求出的影響矩陣的逆矩陣和支座變形量觀測值的乘積就可以計算出橋梁基礎發(fā)生沉降的位置和沉降量。本發(fā)明通過測量橋梁支座的變形量，反算出橋梁基礎沉降的位置和沉降量，方法簡單，便于操作，理論可靠。

技術領域

本發(fā)明屬于橋梁工程技術領域，涉及到一種通過高精度測量支座變形量來計算橋梁基礎沉降位移的方法。

背景技術

在已建成的橋梁附近修建地鐵或者其它工程結構的基礎時，開挖基坑會造成橋梁的基礎發(fā)生沉降或側移，對既有橋梁的安全性會造成一定程度的影響。為了保證橋梁的安全，需要對橋梁的基礎進行高精度的測量，只有準確測量出橋梁基礎的位移，才能夠通過計算對橋梁結構的安全性進行評價。目前常用的測量方法是采用高精度水準儀直接測量橋墩的沉降量，高精度水準儀理論上可以精確的0.2mm，但是如果進行長期監(jiān)測，會因為環(huán)境的影響或者操作人員每次架設測量儀器的偶然誤差而無法保證長期監(jiān)測的精度。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出了一種通過高精度測量支座變形量來計算橋梁基礎沉降位移的方法。

本發(fā)明的技術方案：

一種通過高精度測量支座變形量來計算橋梁基礎沉降位移的方法，步驟如下：

先通過實驗測出支座的壓縮剛度值，然后根據(jù)設計參數(shù)建立包含支座的有限元模型。假設橋梁有n個支座，則支座處的橋墩基礎發(fā)生沉降位移表示為位移向量：{Δ₁，Δ₂，…Δ_n}；

在有限元模型中，取第一個支座處的橋墩基礎產(chǎn)生的沉降位移：Δ₁＝1mm，其他支座處的橋墩基礎產(chǎn)生的沉降位移為零，計算出每個支座的壓縮變形量的變化值：

取第i個支座處的橋墩基礎產(chǎn)生的沉降位移：Δ_i＝1mm，其他支座處的橋墩基礎產(chǎn)生的沉降位移為零，計算出每個支座的壓縮變形量的變化值：

用同樣的方法計算出所有的支座處的橋墩基礎發(fā)生單位位移(1mm)時，引起所有支座的壓縮變形量的變化值，形成位移影響矩陣A：

再通過精密激光測距儀(精度10μm)測量出基坑開挖過程中附近橋梁每個支座的變形量觀測值：

接下來，用位移影響矩陣A的逆矩陣inv(A)和支座變形量觀測值做乘法運算，即采用下面的公式就可以計算出橋梁基礎發(fā)生沉降的位置和沉降量：

最后，將基礎沉降量輸入有限元分析模型，來評估整個橋梁的安全性。

本發(fā)明的效果和益處：

1)通過測量橋梁支座的變形量，反算出橋梁基礎沉降的位置和沉降量，方法簡單，便于操作。

2)支座變形的測量是相對位移的測量，測量距離近，傳感器設置方便，可以長期監(jiān)測，比直接針對橋墩基礎測量絕對位移的方法容易獲得較高的精度。

3)計算方法可靠，理論計算的精度遠高于測量的精度，從而保證了該方法的可靠性。

附圖說明

圖1是一種通過高精度測量支座變形量來計算橋梁基礎沉降位移的方法示意圖。

圖中：1第1號墩支座；2第2號墩支座；3第3號墩支座；