[發明專利]基于兩點步長梯度算法識別預應力橋梁現存預應力的方法

在審

• 申請號: 201810877998.1
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109033656A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 陳震;王慧;何偉;李曉克;李長永;管俊峰;陳記豪;楊亞彬;肖新華;劉世明
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 鄭州立格知識產權代理有限公司 41126
• 代理人: 崔衛琴

本發明公開了一種基于兩點步長梯度算法的識別預應力橋梁現存預應力的方法，包括以下步驟：1)、在橋梁底面從左端依次向右布置有m個位移傳感器；2)、測量在固定荷載P(t)作用下位移傳感器測得的橋梁豎向位移3)、由測得的橋梁豎向位移計算預應力橋梁的振幅{q}_N×1；4)、建立識別橋梁現存預應力值的系統方程T＝({S}^T{S})^?1{S}^T{b}；5)、利用基于兩點步長梯度算法求得橋梁現存預應力值T。本發明通過建立預應力橋梁現存預應力與橋梁豎向動態位移響應之間的力學映射關系，實現由橋梁位移響應識別橋梁現存預應力值，具有識別速度快且精度較高等優點，具有良好的工程應用價值。

技術領域

本發明屬于預應力橋梁現存預應力的識別技術領域，尤其涉及一種基于兩點步長梯度算法的識別預應力橋梁現存預應力的方法。

背景技術

近年來我國為控制車輛超載做出很多努力，但部分運輸人員為了增加效益，安全意識淺薄，屢屢鋌而走險，屢禁不絕的超限超重車輛對橋梁的安全性和耐久性產生不可估量的危害，這也是我國橋梁安全事故頻發的主要原因。相比于發達國家的先進無損檢測技術，我國橋梁結構檢測技術仍處于相對落后的水平。依據我國橋梁“建養并重”的發展戰略，針對目前我國已建預應力混凝土橋梁大多沒有布設有效預應力值檢測傳感器的現狀，通過測量橋梁動力響應識別預應力橋梁現存預應力值是一種可行的思路，可實現無損測量橋梁現存預應力值，進而評估橋梁結構狀況和安全性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于兩點步長梯度算法由橋梁位移實時識別預應力橋梁現存預應力的方法，識別速度快且精度較高。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種基于兩點步長梯度算法的識別預應力橋梁現存預應力的方法，包括以下步驟：

1)、在橋梁底面從左端依次向右布置有m個位移傳感器；

2)、測量在固定荷載P(t)作用下位移傳感器測得的橋梁豎向位移

3)、由測得的橋梁豎向位移計算預應力橋梁的振幅{q}_N×1；

4)、建立識別橋梁現存預應力值的系統方程T＝({S}^T{S})^-1{S}^T{b}；

5)、利用基于兩點步長梯度算法，得到系統方程初始解，得到現存預應力值的迭代解，求得橋梁現存預應力值T。

所述步驟2)中具體包括以下步驟：

21)、建立橋梁的振動微分方程：

將橋梁考慮為一單跨簡支梁，假設固定荷載P(t)位于單跨簡支梁上，其距離橋梁左端距離為x_p，通過在橋梁底面粘貼的位移傳感器可測得距橋梁左端x位置處t時刻的動態位移為y(x,t)，則其振動微分方程：

其中單跨簡支梁的跨長為L，密度為ρ，截面面積為A，粘性比例阻尼為c；橋梁抗彎剛度為EI，E是材料的彈性模量，I＝bh₀³/12是梁截面的慣性矩，其中b是橋梁橫截面寬度，h₀是橋梁橫截面高度；δ(x-x_p)是狄拉克函數；

22)、得到簡支梁的模態振型函數的矩陣形式：

基于模態疊加原理，假設梁的第i階模態振型函數為Y_i，梁的第i階振幅為q_i(t)，則動態位移y(x,t)的模態形式表示為：

把方程(2)帶入方程(1)并對方程兩端的每一項均乘以Y_i(x)，考慮模態正交條件并對方程中x值從0到L進行積分，得到新方程：