[發(fā)明專利]基于準靜態(tài)撓度曲面法橋梁損傷識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811596606.0
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109684730B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設計）人: 方圣恩;黃繼源
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發(fā)明涉及一種基于準靜態(tài)撓度曲面法橋梁損傷識別方法，包括以下步驟：步驟S1:在橋梁結構上預設n個撓度測點，將準靜態(tài)荷載P依次作用于各測點位置，同時記錄所有測點的撓度數(shù)據(jù)，并將撓度數(shù)據(jù)按荷載位置和測點位置匯總成實測撓度矩陣；步驟S2:利用準靜態(tài)撓度曲面獲得橋梁無損狀態(tài)下的基準撓度矩陣；步驟S3:實測撓度矩陣和橋梁基準撓度矩陣作差得到撓度差矩陣，并繪制準靜態(tài)撓度差曲面；步驟S4:根據(jù)準靜態(tài)撓度差曲面的尖峰位置和高度判斷損傷位置和程度。本發(fā)明克服了損傷和測點位置相距過遠而難以識別損傷的問題，同時計算過程簡單，物理意義明確，能夠快速定位主梁損傷。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于準靜態(tài)撓度曲面法橋梁損傷識別方法。

背景技術

實踐中往往通過靜動載試驗評估橋梁結構的安全性，其中靜載或準靜態(tài)荷載試驗能直觀反映橋梁承載力狀態(tài)，受環(huán)境因素干擾較小，試驗結果比動力測試的更穩(wěn)定。

撓度是橋梁靜力試驗中的一個重要測量指標，反映了外力作用下橋梁構件軸線在垂直于軸線方向的線位移。若在準靜態(tài)荷載試驗時使用一臺或幾臺重量已知的重車緩慢駛過橋梁，由于整個過程中車輛荷載大小不變，且重車沿直線勻速、緩慢移動，因此整個加載過程可視為準靜態(tài)加載過程。通過位移傳感器來監(jiān)測和記錄最危險截面的撓度變化，可以作為進一步判斷橋梁結構安全狀況的依據(jù)。具體操作上，可以將結構某處測量的撓度數(shù)據(jù)與理論計算結果或橋梁驗收時實測數(shù)據(jù)對比，構建某種損傷指標，若指標值超過了設定的限值，則可以判定該區(qū)域發(fā)生損傷。

實際測量中位移傳感器距離損傷越近變化越明顯，但由于傳感器數(shù)目有限，無法覆蓋橋梁全長，導致遠離傳感器區(qū)域的結構損傷難以識別，即撓度改變對具有局部性的損傷不敏感。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于準靜態(tài)撓度曲面法橋梁損傷識別方法，通過多點測量采集、多點分析充分利用測量數(shù)據(jù)，獲得全局分析結果，可以判斷損傷的大致位置，具有較好的工程實用性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于準靜態(tài)撓度曲面法橋梁損傷識別方法，包括以下步驟：

步驟S1:在橋梁結構上預設n個撓度測點，將準靜態(tài)荷載P依次作用于各測點位置，同時記錄所有測點的撓度數(shù)據(jù)，并將撓度數(shù)據(jù)按荷載位置和測點位置匯總成實測撓度矩陣A_n×n；

步驟S2:利用準靜態(tài)撓度曲面獲得橋梁無損狀態(tài)下的基準撓度矩陣B_n×n；

步驟S3:矩陣A_n×n和B_n×n作差得到撓度差矩陣Δ_n×n，并繪制準靜態(tài)撓度差曲面；

步驟S4:根據(jù)準靜態(tài)撓度差曲面的尖峰位置和高度判斷損傷位置和程度。

進一步的，所述步驟S1具體為：

步驟S11:在橋梁結構上布置n個測點，編號為1、2、……、n；

步驟S12:將準靜態(tài)荷載P依次施加于測點1、測點2、……、測點n位置處，每次加載后以列向量的形式依次記錄下這n個測點的撓度數(shù)據(jù)，試驗完成后，得到n個n維列向量a₁、a₂、……、a_n；

步驟S13:將n個n維列向量依次排列，組建成n階方陣，得到實測撓度矩陣A_n×n＝[a₁，a₂,……，a_n]。

進一步的，所述步驟S2具體為：

假定L₀為荷載到左側支點的距離，K₀為響應點到左側支點的距離，通過虛功原理可以得到撓度曲面ω的表達式：