[發明專利]基于位移影響線曲率差分的等截面梁結構損傷識別方法

有效

• 申請號: 202010573645.X
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111707428B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 唐盛華;張佳奇;秦付倩;成鵬;劉宇翔;楊文軒
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00;G06F30/13;G06F119/14
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于位移影響線曲率差分的等截面梁結構損傷識別方法，步驟如下：對梁結構設置測點并施加移動荷載，獲得梁結構測點處的位移影響線；對測點處的位移影響線求曲率并進一步做差分，通過位移影響線曲率差分曲線的突變進行損傷定位；進一步通過梁結構上測點的位移影響線曲率差分變化進行損傷程度定量；本發明不需要梁結構未損傷前的信息，只需要在梁結構上設置部分測點，對測點數目要求少，節省了監測傳感器的用量，可對等截面梁結構損傷進行準確定位與定量，應用于等截面梁結構的損傷評估。

技術領域

本發明涉及等截面梁結構損傷檢測技術領域，特別涉及一種基于位移影響線曲率差分的等截面梁結構損傷識別方法。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，目前我國的橋梁數量也在飛速增加。橋梁不僅與交通相關，更與社會的經濟發展和人民生命安全緊密相連。橋梁在服役期間，受荷載和環境的作用難免部分橋梁結構會產生損壞，故需要對橋梁狀態和性能進行檢測，以判斷橋梁的健康狀況。目前，損傷識別的主要方法可以分為兩大類，一類是基于動力參數的方法，利用結構的固有頻率、剛度矩陣和模態振型等因子的變化情況來判斷結構的損傷；另一類是基于靜力參數的方法，通常是對結構施加靜力荷載，然后測量支座反力、梁上的轉角、撓度、應變等因子來識別損傷的位置和損傷程度。第一類方法對儀器的精度要求較高，且存在一些如阻尼等不確定因素的影響；第二類方法的使用條件沒有第一類苛刻，而且在技術和設備方面也比較成熟、測量結果也具有一定的精度。因此，基于靜力參數的方法得到了廣泛的研究。

基于靜力參數的結構損傷識別技術研究的大部分方法都要用到損傷前的信息，對于較早修建的橋梁可能無法提供損傷前的信息，而基于位移影響線曲率差分的損傷識別方法不需要損傷前的信息便可實現損傷識別，隨著測量位移傳感器技術的進步，位移影響線曲率差分有望應用于結構的損傷識別中，目前，鮮見不需要損傷前信息的有關位移損傷識別相關的文獻報道。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種算法簡單、成本低的基于位移影響線曲率差分的等截面梁結構損傷識別方法。

本發明解決上述問題的技術方案是：一種基于位移影響線曲率差分的等截面梁結構損傷識別方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)在梁結構各跨跨內設置測點，對梁結構施加移動荷載，獲得各測點的位移影響線；

(2)對梁結構位移影響線求曲率并進一步求差分，通過位移影響線曲率差分曲線的突變進行損傷定位；

(3)通過梁結構損傷定位并用損傷跨的測點位移影響線曲率差分變化，進行損傷程度定量。

上述基于位移影響線曲率差分的等截面梁結構損傷識別方法，步驟(1)中，在實際過程中，為了減少移動荷載的加載次數和相應位移影響線數據的數量，可使移動荷載按等間距加載，并通過依次記錄各測點的位移值，得到數據較少的位移影響線。

上述基于位移影響線曲率差分的等截面梁結構損傷識別方法，步驟(2)中，位移影響線曲率w″通過中心差分計算得到：

其中，下標i為移動荷載加載在節點上的節點號，w_i″為移動荷載作用于i節點位置的位移影響線曲率，ε為節點i-1到節點i的間距與節點i到節點i+1間距值的平均值(通常各相鄰節點的間距相同)，w_i為移動荷載作用于i節點時的位移值。

上述基于位移影響線曲率差分的等截面梁結構損傷識別方法，步驟(2)中，位移影響線曲率差分損傷定位指標D為：

D＝[D₂ D₃ … D_i … D_n-1 D_n]