[發明專利]一種基于傾角斜率的梁結構損傷識別方法

有效

• 申請號: 201910801892.8
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110487579B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 唐盛華;劉宇翔;張學兵;秦付倩;楊文軒;成鵬;張佳奇
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01M5/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

本發明公開了一種基于傾角斜率的梁結構損傷識別方法，其步驟如下：對損傷前和損傷后的梁結構分別施加相同的荷載，獲得梁結構損傷前和損傷后的實測傾角曲線；對梁結構損傷前和損傷后的傾角曲線求斜率，通過傾角斜率差進行損傷定位；通過梁結構損傷前和損傷后的傾角斜率相對變化進行損傷程度定量分析；若梁結構為超靜定結構，則采用一組正交荷載分別作用于損傷前和損傷后的梁結構，得到多個荷載作用下的傾角斜率差，取傾角斜率絕對值差求和進行損傷定位和定量分析。本發明可對梁結構損傷進行準確定位與定量分析，應用于梁結構的損傷評估。

技術領域

本發明屬于梁結構健康監測領域，具體涉及一種基于傾角斜率的梁結構損傷識別方法。

背景技術

近些年來我國舊橋越來越多，出現的問題也日益顯著。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生，土木工程領域學者逐漸意識到對橋梁結構進行健康監測和安全評估的重要性，并研究了各種損傷識別技術。結構損傷識別是橋梁結構健康監測系統的重要組成部分，目前主要有兩大類損傷識別方法，一類是基于動力參數的損傷識別方法，主要通過結構模態(振動頻率和振型)的變化判斷結構損傷，此類方法對測點數量、傳感器測量精度、模態參數識別方法等要求較高。另一類方法是基于靜力參數的損傷識別方法，基于靜力參數的結構損傷識別方法可有效避免質量、特別是阻尼等的不確定性影響。同時由于目前測量設備和技術已先進成熟，用較低成本即可得到結構相當準確的測量值，因此，基于靜力參數的結構損傷識別技術受到廣泛的研究。

基于靜力參數的結構損傷識別技術研究較多的指標為基于撓度、靜力應變以及支座反力影響線指標等，但基于撓度、靜力應變以及支座反力等參數的結構損傷識別計算較為復雜。

發明內容

為了解決梁結構損傷識別的上述技術問題，本發明提供一種基于傾角斜率的梁結構損傷識別方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案包括以下步驟：

(1)對損傷前和損傷后的梁結構分別施加相同的荷載，獲得梁結構損傷前和損傷后的實測傾角曲線；

(2)計算梁結構損傷前和損傷后的傾角斜率，根據傾角斜率差進行損傷定位；

(3)根據梁結構損傷前和損傷后的傾角斜率的相對變化進行損傷程度定量分析；

(4)若梁結構為超靜定結構，則采用一組正交荷載分別作用于損傷前和損傷后的梁結構，得到多個荷載作用下的傾角斜率差，取傾角斜率絕對值差求和進行損傷定位和定量分析。

具體的，步驟(2)中，傾角斜率θ′通過相鄰兩測點的傾角進行計算：

其中，θ為傾角，下標i為測點號，ε為測點i-1到測點i的間距。

進一步，步驟(2)中，傾角斜率差損傷定位指標DI為：

其中，θ′_iu、θ′_id分別為第i測點結構損傷前和損傷后荷載作用下的傾角斜率，n為測點數目，1號測點布置于梁結構一端，n號測點布置于梁結構另一端，測點數目連續，從1到n依次增加，i大于等于2且小于等于n。

具體的，步驟(3)中，結構損傷程度的計算為：

D_e＝[0 D_e2 … D_ei … D_en]；

其中，D_ei為第i測點識別的測點i-1、測點i之間的單元損傷程度；

i測點損傷程度計算為：

進一步的，步驟(4)中，對超靜定結構，所取的正交荷載使各荷載作用下傾角斜率曲線零點的相隔距離最大。