[發明專利]基于彈性約束支承梁轉角影響線的梁橋損傷檢測方法

有效

• 申請號: 201911030333.8
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN111024421B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 周宇;萬楊旭;吳侃;黃浩;劉金澳;李寧
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01M5/00;G06F30/13
• 代理公司: 合肥東邦滋原專利代理事務所(普通合伙) 34155
• 代理人: 王蕓

本發明公開了基于彈性約束支承梁轉角影響線的梁橋損傷檢測方法：模型的建立、轉角影響線分析、損傷診斷實施。本發明基于彈性約束支承梁轉角影響線可精確定位、有效定量梁式結構損傷，相對誤差小，指標抗噪性良好；基于轉角影響線指標，可通過在連續梁橋特定跨布置轉角測點來診斷鄰跨損傷，且梁端轉動約束較弱時，損傷診斷敏感性更好；可有效解決基于撓度與應變影響線損傷診斷應用中面臨傳感器不易安裝等問題，提出的影響線加載實施方案合理、可行，可以實現梁橋損傷的快速診斷，為既有梁橋的轉角影響線分析與損傷快速診斷的實施提供了借鑒與參考。

技術領域

本發明屬于橋梁損傷診斷領域，尤其涉及基于彈性約束支承梁轉角影響線的梁橋損傷檢測方法。

背景技術

采用影響線方法監測橋梁服役狀態，可在安裝少量傳感器的前提下，最大程度地反映橋梁結構剛度與荷載信息，常見測試對象為撓度或應力影響線?？紤]轉動彈性約束，建立鐵路橋梁和曲線橋梁結構模型，采用位移影響線及其曲率進行橋梁損傷診斷，為診斷非理想邊界條件的梁式結構損傷提供了借鑒思路；利用應力影響線對大跨度橋梁進行損傷識別研究，通過數值算例驗證應力影響線識別結構損傷的可行性。但這些方法均面臨撓度、應變測量中存在的傳感器不易布設、工作耐久性差等問題，也未考慮由墩臺基礎彈性變形或沉降引起的梁端豎向彈性支承邊界，且未考慮橋梁的初始結構模型不確定因素影響。目前有學者建立考慮抗彎剛度不確定性的主梁模型，基于跨中位移影響線差值進行損傷識別，利用木橋模型試驗驗證所提方法；有學者認為轉角影響線便于安裝測試，并考慮初始模型不確定因素，提出基于轉角影響線的簡支梁結構損傷檢測方法，但上述研究未充分考慮橋梁模型非理想支承邊界影響，給橋梁損傷識別精度帶來影響。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的以上問題，提供基于彈性約束支承梁轉角影響線的梁橋損傷檢測方法。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

基于彈性約束支承梁轉角影響線的梁橋損傷檢測方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟一：建立彈性約束梁模型：在梁端截面上、下緣設置與梁縱軸平行的一對彈簧用于實現彈性轉動約束；

步驟二：對彈性約束梁進行影響線加載；

步驟三：在彈性約束梁模型中的梁端設置滑動支座；

步驟四：引入截面不確定參數，用于描述實際梁橋結構參數與初始設計圖紙之間的建造誤差；

步驟五：基于力法原理，求解主梁結構任意截面由轉動約束疊加與自身抗彎剛度的彎曲效應引起的截面轉動，利用兩個等效彎矩替代梁端彈性轉動約束，建立梁端轉動平衡方程；

步驟六：建立虛擬梁模型，利用圖乘法求模型任意截面轉角，建立虛擬梁模型各點彎矩表達式；

步驟七：推導得到彈性約束支承梁的轉角影響線解析表達式；

步驟八：分析損傷前后的轉角影響線解析表達式，建立任意測試截面在損傷前后的轉角影響線差值的表達式；

步驟九：根據轉角影響線差值的表達式可知，當移動集中力位于損傷區內，轉角影響線差值是移動集中力位置變量的三次函數，當移動集中力位于損傷區外，轉角影響線差值是移動集中力位置變量的一次函數，建立基于彈性約束支承梁的轉角影響線差曲率的損傷診斷指標的表達式；

步驟十：根據轉角影響線差曲率的損傷診斷指標的表達式可知，當移動集中力位于彈性約束梁的損傷區外，轉角影響線差曲率為零，當移動集中力進入損傷區內，轉角影響線差曲率不為零，利用這一解析特征即可定位彈性約束梁損傷位置。

進一步地，當截面抗彎剛度確定時，根據實測的轉角影響線差曲率，求解截面抗彎剛度退化程度，并定義為殘余抗彎剛度率。