[發(fā)明專利]基于傾角影響線曲率的梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910798847.1
• 申請(qǐng)日: 2019-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110487574B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐盛華;成鵬;張學(xué)兵;秦付倩;楊文軒;張佳奇;劉宇翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M99/00
• 分類號(hào): G01M99/00;G01M5/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 陳偉

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于傾角影響線曲率的梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，步驟如下：對(duì)損傷前后的梁結(jié)構(gòu)各測(cè)點(diǎn)位置分別施加移動(dòng)荷載，獲得梁結(jié)構(gòu)損傷前后一個(gè)傾角測(cè)試位置的實(shí)測(cè)傾角影響線；對(duì)損傷前后的傾角影響線求曲率，通過(guò)傾角影響線曲率差進(jìn)行損傷定位；通過(guò)梁結(jié)構(gòu)損傷前后的傾角影響線曲率相對(duì)變化進(jìn)行損傷程度定量；若是超靜定結(jié)構(gòu)，則采集損傷前后的梁結(jié)構(gòu)多個(gè)傾角測(cè)試位置的傾角影響線，得到損傷前后梁結(jié)構(gòu)多個(gè)傾角測(cè)試位置的傾角影響線曲率，基于損傷前后多個(gè)位置傾角影響線曲率絕對(duì)值之和的相對(duì)變化進(jìn)行損傷程度定量。本發(fā)明對(duì)測(cè)點(diǎn)數(shù)目要求低，節(jié)省了監(jiān)測(cè)傳感器的用量，可對(duì)梁結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行準(zhǔn)確定位與定量，應(yīng)用于梁結(jié)構(gòu)的損傷評(píng)估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及梁結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于傾角影響線曲率的梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法。

背景技術(shù)

近些年來(lái)我國(guó)舊橋越來(lái)越多，出現(xiàn)的問(wèn)題也日益顯著。既有橋梁很多已不能滿足功能性需求，橋梁斷裂、坍塌等安全事故時(shí)有發(fā)生，土木工程領(lǐng)域?qū)W者逐漸意識(shí)到對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)和安全評(píng)估的重要性，并研究了各種損傷識(shí)別技術(shù)。結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別是橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，目前主要有兩大類損傷識(shí)別方法，一類是基于動(dòng)力參數(shù)的損傷識(shí)別方法，主要通過(guò)結(jié)構(gòu)模態(tài)(振動(dòng)頻率和振型)的變化判斷結(jié)構(gòu)損傷，此類方法對(duì)測(cè)點(diǎn)數(shù)量、傳感器測(cè)量精度、模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法等要求較高。另一類方法是基于靜力參數(shù)的損傷識(shí)別方法，基于靜力參數(shù)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法可有效避免質(zhì)量、特別是阻尼等的不確定性影響，同時(shí)由于目前測(cè)量設(shè)備和技術(shù)已先進(jìn)成熟，用較低成本即可得到結(jié)構(gòu)相當(dāng)準(zhǔn)確的測(cè)量值，因此，基于靜力參數(shù)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)受到廣泛的研究。

基于靜力參數(shù)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)研究較多的指標(biāo)為基于撓度、靜力應(yīng)變以及支座反力影響線指標(biāo)等，隨著傾角傳感器技術(shù)的進(jìn)步，損傷前后結(jié)構(gòu)傾角曲線的變化有望應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別中，目前，鮮見(jiàn)有關(guān)傾角損傷識(shí)別相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種算法簡(jiǎn)單、成本低的基于傾角影響線曲率的梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種基于傾角影響線曲率的梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)對(duì)損傷前后的梁結(jié)構(gòu)各測(cè)點(diǎn)位置分別施加移動(dòng)荷載，獲得梁結(jié)構(gòu)損傷前后一個(gè)傾角測(cè)試位置的實(shí)測(cè)傾角影響線；

(2)對(duì)梁結(jié)構(gòu)損傷前后的傾角影響線求曲率，通過(guò)傾角影響線曲率差進(jìn)行損傷定位；

(3)通過(guò)梁結(jié)構(gòu)損傷前后的傾角影響線曲率相對(duì)變化進(jìn)行損傷程度定量；

(4)若梁結(jié)構(gòu)為超靜定結(jié)構(gòu)，則循環(huán)步驟(1)～(2)多次，得到損傷前后梁結(jié)構(gòu)多個(gè)傾角測(cè)試位置的傾角影響線曲率，基于傾角影響線曲率絕對(duì)值差之和進(jìn)行損傷定位，基于傾角影響線曲率絕對(duì)值之和的相對(duì)變化進(jìn)行損傷程度定量。

上述基于傾角影響線曲率的梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，步驟(2)中，傾角影響線曲率θ″通過(guò)中心差分計(jì)算得到：

其中，下標(biāo)i為測(cè)點(diǎn)號(hào)，θ″_i為測(cè)點(diǎn)i的傾角影響線曲率，ε為測(cè)點(diǎn)i-1到測(cè)點(diǎn)i的間距與測(cè)點(diǎn)i到測(cè)點(diǎn)i+1間距的平均值，θ_i為荷載作用于i測(cè)點(diǎn)時(shí)測(cè)試位置的傾角。

上述基于傾角影響線曲率的梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，步驟(2)中，傾角影響線曲率差損傷定位指標(biāo)DI為：

其中，θ″_iu、θ″_id分別為荷載作用于第i測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)損傷前后的測(cè)試位置傾角影響線曲率，n為測(cè)點(diǎn)數(shù)目，1號(hào)測(cè)點(diǎn)布置于梁結(jié)構(gòu)一端，n號(hào)測(cè)點(diǎn)布置于梁結(jié)構(gòu)另一端，測(cè)點(diǎn)數(shù)目連續(xù)，從1到n依次增加，i大于等于2且小于等于n-1。

上述基于傾角影響線曲率的梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，步驟(3)中，結(jié)構(gòu)損傷程度定量指標(biāo)D_e的計(jì)算方法為：