[發(fā)明專利]基于剪力和傾角影響線曲率的簡支梁損傷識別方法

有效

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• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110472368B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐盛華;成鵬;張學(xué)兵;秦付倩;楊文軒;張佳奇;劉宇翔
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G06F119/14
• 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)明公開了一種基于剪力和傾角影響線曲率的簡支梁損傷識別方法，步驟如下：對損傷梁施加移動荷載，獲得簡支梁多個測點損傷后的實測傾角影響線和剪力影響線；對梁結(jié)構(gòu)損傷后的實測傾角影響線求曲率；以相應(yīng)位置的剪力影響線值除以傾角影響線曲率得到梁結(jié)構(gòu)各位置剛度，通過損傷狀態(tài)剛度曲線的突變識別損傷位置；剔除損傷位置的剛度，對剩余剛度曲線進行擬合，得到未損傷狀態(tài)的剛度曲線；由損傷、未損傷狀態(tài)的剛度曲線計算損傷程度，得到損傷位置結(jié)構(gòu)剛度。本發(fā)明可對簡支梁損傷進行準確定位與定量，應(yīng)用于簡支梁的損傷評估，通過簡支梁算例，驗證了剪力影響線和傾角影響線曲率指標在簡支梁損傷識別中的應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及梁結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于剪力和傾角影響線曲率的簡支梁損傷識別方法。

背景技術(shù)

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

基于靜力參數(shù)的結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)研究較多的指標為基于撓度、靜力應(yīng)變以及支座反力影響線指標等，隨著傾角傳感器技術(shù)的進步，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)的損傷識別中，目前，鮮見有關(guān)傾角損傷識別相關(guān)的文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種算法簡單、成本低的基于剪力和傾角影響線曲率的簡支梁損傷識別方法。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是：一種基于剪力和傾角影響線曲率的簡支梁損傷識別方法，步驟如下：

(1)對損傷后的簡支梁各測點位置施加移動荷載，獲得簡支梁多個測點損傷后的實測傾角影響線和剪力影響線；

(2)對梁結(jié)構(gòu)損傷后的實測傾角影響線求曲率；

(3)以相應(yīng)位置的剪力影響線值除以傾角影響線曲率得到梁結(jié)構(gòu)各位置剛度，通過損傷狀態(tài)剛度曲線的突變識別損傷位置；

(4)剔除損傷位置的剛度，對剩余剛度曲線進行擬合，得到未損傷狀態(tài)的剛度曲線；

(5)由損傷、未損傷狀態(tài)的剛度曲線計算損傷程度，得到損傷位置損傷程度。

上述基于剪力和傾角影響線曲率的簡支梁損傷識別方法，步驟(2)中，傾角影響線曲率θ″通過中心差分計算：

其中，下標i為測點號，θ″_i為測點i的傾角影響線曲率，ε為測點i-1到測點i的間距與測點i到測點i+1間距的平均值，θ_i為荷載作用于i測點時測試位置的傾角。

上述基于剪力和傾角影響線曲率的簡支梁損傷識別方法，步驟(3)中，結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)剛度曲線B_d的計算方法為：

其中，B_di為i測點損傷狀態(tài)的剛度，Q_i為i測點的剪力影響線值，θ_i″為荷載作用于i測點的傾角影響線曲率，n為測點數(shù)目，1號測點布置于梁結(jié)構(gòu)一端，n號測點布置于梁結(jié)構(gòu)另一端，測點數(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。