[發明專利]基于彈性約束梁應變影響線曲率的橋梁損傷檢測方法

有效

• 申請號: 201911030946.1
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110929382B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 周宇;劉金澳;吳侃;黃浩;萬楊旭;李寧
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/13;G06F111/10
• 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梁應變影響線曲率的橋梁損傷檢測方法，分別為模型建立與分析、應變影響線解析、建立損傷識別方法。本發明采用帶轉動約束與彈性支承的邊界條件，建立抗彎剛度不確定且含局部損傷的梁式子結構模型，推導了其任意截面應變影響線的解析表達，進而提出基于損傷前后應變影響線差值曲率的橋梁結構損傷識別方法，利用解析解證明與數值算例驗證SILC可用于超靜定橋梁損傷診斷，為SIL方法在結構損傷診斷中的應用提供理論支持。

技術領域

本發明屬于橋梁損傷檢測領域，尤其涉及基于彈性約束梁應變影響線曲率的橋梁損傷檢測方法。

背景技術

近年結構健康監測已在大型橋梁工程中得到初步實施，損傷診斷作為結構健康監測的主要工作既離不開準確的識別方法，也離不開可靠的數據傳感系統。根據結構響應形式的不同，可以把損傷識別方法分為靜力指標類與動力指標類，但前者面臨測試成本較高的劣勢，后者存在測試敏感度較低的特點。目前影響線類指標以其整體加載單點輸出全局響應的優勢逐漸引起國內外學者的關注，此類指標基于準靜態響應數據可以通過影響線加載而快速獲取，大大縮短了交通中斷時間，同時影響線類方法大大減少了傳感器購置、安裝的成本，因此基于準靜態影響線(面)的損傷診斷方法具有較大的應用潛力。

在役橋梁發生損傷多表現為局部強度與剛度的退化，現有方法采用局部剛度的削弱來模擬損傷并進行識別，且認為無損結構邊界條件理想、幾何尺寸規整，物理參數均勻。但不可忽視的是，初始模型并非理想，建造材料的模糊性、施工誤差的隨機性、截面尺寸的離散性等因素導致橋梁結構在實際健康監測過程中，監測結果差強人意，實際邊界、幾何與物理等參數的不確定性也為建模分析帶來一定誤差。基于跨中位移影響線差值識別了具有不確定性局部抗彎剛度的主梁損傷，并基于影響線理論提出對稱位移差指標，采用單跨簡支箱梁模型驗證了所提理論的正確性?？紤]截面參數模糊特性，通過任意截面轉角影響線曲率差值識別簡支梁橋損傷位置，計算了截面剛度下降程度，并通過鋼桁架橋算例驗證。這些研究在一定程度上解決了初始參數不確定引起的橋梁損傷診斷誤差。

仍值得注意的是，支座設計模型均采用理想鉸支座，支座與支墩的彈性變形均未在實際損傷識別中進行考慮，且實際支座不可能同理想鉸一樣無限轉動，支座初始參數的不確定性也同樣影響損傷診斷結果。因此，結構初始參數的不確定性為橋梁損傷診斷帶來一定的困難：識別到的損傷結果究竟是橋梁結構真實損傷，還是來自上述初始參數不明確而引起的誤判，這都為精確診斷橋梁實際損傷帶來一定挑戰。

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，提供基于彈性約束梁應變影響線曲率的橋梁損傷檢測方法。

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：

基于彈性約束梁應變影響線曲率的橋梁損傷檢測方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：建立豎向彈性彈簧與水平雙彈簧約束下的彈性約束梁模型，用于模擬梁橋實際的邊界約束條件；

步驟二：引入對數正態概率模型與正態分布概率模型；

步驟三：梁端各設置兩個定向滑動支座，用以消除轉動約束與豎向彈性支承變形耦合產生的二階小量；

步驟四：建立影響線加載模式下含損傷的彈性約束梁模型；

步驟五：對彈性約束梁進行影響線模式加載，利用移動集中力進行準靜態加載，并進行準靜態應變影響線數據采集；

步驟六：對彈性約束梁進行變形簡化分析，建立變形簡化模型；

步驟七：建立兩端帶轉動彈性約束簡支梁的二次超靜定模型；

步驟八：計算分析應變影響線差值的曲率曲線并進行化簡，基于應變影響線二階導曲線在無損區域為零、損傷區域出現峰值，由此進行損傷識別。