[發明專利]一種列車荷載下高速鐵路橋剛度快速評估及損傷識別方法

在審

• 申請號: 202111182581.1
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN114441120A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 吳必濤;尹祥;林祖才;林澤方;盧華喜
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00
• 代理公司: 北京博識智信專利代理事務所(普通合伙) 16067
• 代理人: 牛琳

本發明涉及一種列車荷載下高速鐵路橋剛度快速評估及損傷識別方法，包括以下步驟：使用若干長標距應變傳感器對被監測橋梁進行覆蓋；采集列車荷載行駛通過被檢測橋梁的長標距應變響應；隨機挑選若干樣本數據進行分析減小測量誤差；對所測得的數據進行求解，提取靜態長標距應變信號，得到長標距應變時程曲線；求解所有長標距傳感器的長標距應變時程曲線所包圍的面積大小，繪制成長標距應變影響線；對所得到的長標距應變影響線進行分析得到橋梁的剛度退化情況。本發明能在不影響運營交通的情況下實現對橋梁剛度退化狀況的快速評估，得到橋梁的剛度退化情況，極大提高了監測效率，為橋梁的運營安全提供了保障。

技術領域

本發明涉及橋梁結構及傳感監測技術領域，具體是一種列車荷載下高速鐵路橋剛度快速評估及損傷識別方法。

背景技術

高速鐵路橋在交通運輸系統中發揮著重要的作用，其為人們提供安全、舒適、方便的出行條件的同時，由于不斷的承受高速列車荷載作用和外界環境的侵害，以及橋梁自身材料性能的不斷退化，橋梁結構會出現不同程度的損傷致使其真實的使用年限遠小于設計使用年限。因此，開展對既有高速鐵路橋梁的健康監測研究顯得尤為迫切，維護橋梁健康狀況對高鐵列車的安全運營至關重要。諸多學者針對此類問題提出了各種方法，但大都是通過測試橋梁振動、位移、應變實現對橋梁進行健康監測，上述方法通常用于大跨徑的橋梁，由于健康監測系統較貴的安裝維護成本在中小跨徑的橋梁中研究較少，而鐵路橋梁主要以中小跨為主。其中應變影響線理論也被用于結構健康監測，主要包括應變影響線和位移影響線。應變影響線理論首先是用于橋梁的車輛荷載識別，由于傳統應變傳感器是“點式”測量，測量范圍過于局部，并不能獲取完整結構的應變，尤其是橋梁這種長跨結構，滿布應變計顯然不現實，因此應變影響線理論并未運有效用于實際橋梁結構的剛度退化識別和剛度監測。同時在橋梁健康監測領域缺少一種列車荷載下鐵路簡支橋的剛度及損傷快速評估方法。

因此，一種列車荷載下高速鐵路橋剛度快速評估及損傷識別方法亟待研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種列車荷載下高速鐵路橋剛度快速評估及損傷識別方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案為：一種列車荷載下高速鐵路橋剛度快速評估及損傷識別方法，具體包括以下步驟：

1)布置傳感器：在被監測橋梁布置若干長標距應變傳感器，具體數量視被測橋梁的長度所定；

2)采集數據：采集列車荷載行駛通過被檢測橋梁的長標距應變響應；

3)數據分析：隨機挑選若干樣本數據進行分析減小測量誤差，多次監測求取平均值；

4)求解得出準靜態應變時程曲線：對所測得的數據進行求解，提取準態長標距應變信號，得到準靜態應變時程曲線；

5)求解并構成應變影響線：求解所有長標距傳感器的長標距應變時程曲線隨時間的積分值大小，構成鐵路橋的應變影響線；

6)計算橋梁的剛度退化評估指標；

7)分析得出結果：根據評價指標，對所得到的長標距應變影響線進行分析得到橋梁的剛度退化情況及損傷識別結果；

8)損傷定位和評估：根據評估指標進行損傷定位和損傷量化評估。

作為一種優選方案，適用的鐵路橋為混凝土橋、鋼橋、預應力和非預應力的鐵路橋中的一種。

作為一種優選方案，所述步驟1)中長標距應變傳感器的數量視被測橋梁的長度所定。

作為一種優選方案，步驟1)中所述長標距傳感器為長標距光纖光柵傳感器、長標距的電阻應變傳感器中的至少一種。

作為一種優選方案，步驟2)中所述列車荷載為高速列車、普通鐵路客車、鐵路貨車中的至少一種。