[發(fā)明專(zhuān)利]基于應(yīng)變滑動(dòng)空間相關(guān)模型的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)交叉診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210377068.6
• 申請(qǐng)日: 2022-04-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114741643B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洋;常亮;閆嘯坤;李元濤;程為;韓令奇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué);中鐵建大橋工程局集團(tuán)第四工程有限公司;國(guó)能運(yùn)輸技術(shù)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/10
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/10;G06F17/16;G01M99/00;G01B11/16
• 代理公司: 哈爾濱龍科專(zhuān)利代理有限公司 23206
• 代理人: 王新雨

基于應(yīng)變滑動(dòng)空間相關(guān)模型的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)交叉診斷方法，屬于土木工程結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)安全智能監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。以主梁結(jié)構(gòu)密集測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將適當(dāng)長(zhǎng)度的主梁區(qū)段及該區(qū)段關(guān)于橋梁縱橋向?qū)ΨQ(chēng)軸對(duì)稱(chēng)的區(qū)域劃分為一個(gè)空間窗；構(gòu)建所劃分空間窗內(nèi)分布式應(yīng)變的空間相關(guān)模型，利用該模型的應(yīng)變殘差，計(jì)算該空間窗對(duì)應(yīng)主梁區(qū)域的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)診斷因子；采用交叉診斷方法實(shí)現(xiàn)該空間窗對(duì)應(yīng)橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)區(qū)域的狀態(tài)診斷；從橋梁端部開(kāi)始不斷滑動(dòng)空間窗，使空間窗遍歷主梁全域，實(shí)現(xiàn)主梁所有區(qū)域的結(jié)構(gòu)狀態(tài)診斷。本發(fā)明解決了利用分布式應(yīng)變實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的有效診斷和損傷區(qū)域的識(shí)別問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)安全智能監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種基于應(yīng)變滑動(dòng)空間相關(guān)模型的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)交叉診斷方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)橋梁的設(shè)計(jì)與建設(shè)水平不斷提升，已經(jīng)創(chuàng)造了多項(xiàng)世界第一，當(dāng)前全世界前10座最大跨度的懸索橋中國(guó)即占據(jù)6座，這些建設(shè)成果標(biāo)志著我國(guó)從橋梁第一大國(guó)逐步邁向了第一強(qiáng)國(guó)。然而，隨著服役年限的上升，我國(guó)橋梁的運(yùn)營(yíng)狀況也將面臨嚴(yán)峻的局面，特別是以往基于無(wú)損探傷和人工視察為主的檢測(cè)和評(píng)估手段已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)安全的要求。因此，如何采用有效手段實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的診斷已經(jīng)成為亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

隨著橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的日漸成熟，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成為橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)診斷的有力工具。但是，目前橋梁狀態(tài)診斷方法幾乎都是利用點(diǎn)式傳感設(shè)備獲取的有限監(jiān)測(cè)信息，而僅利用幾處關(guān)鍵斷面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通常難以有效識(shí)別結(jié)構(gòu)發(fā)生的潛在損傷，因此，如何利用先進(jìn)監(jiān)測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確診斷復(fù)雜環(huán)境下橋梁結(jié)構(gòu)的狀態(tài)亟需被進(jìn)一步的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決目前的橋梁狀態(tài)診斷方法難以有效識(shí)別結(jié)構(gòu)發(fā)生的潛在損傷，提供一種基于應(yīng)變滑動(dòng)空間相關(guān)模型的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)交叉診斷方法，利用分布式應(yīng)變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的有效診斷，并對(duì)損傷區(qū)域進(jìn)行識(shí)別。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

基于應(yīng)變滑動(dòng)空間相關(guān)模型的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)交叉診斷方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：將分布式傳感光纖布設(shè)在橋梁主梁上，獲取主梁結(jié)構(gòu)密集測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將適當(dāng)長(zhǎng)度的主梁區(qū)段及該區(qū)段關(guān)于橋梁縱橋向?qū)ΨQ(chēng)軸對(duì)稱(chēng)的區(qū)域劃分為一個(gè)空間窗；

步驟二：構(gòu)建步驟一所劃分空間窗內(nèi)分布式應(yīng)變的空間相關(guān)模型，以該模型的應(yīng)變殘差為基礎(chǔ)，計(jì)算該空間窗對(duì)應(yīng)主梁區(qū)域的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)診斷因子；

步驟三：以步驟一所劃分空間窗內(nèi)對(duì)稱(chēng)區(qū)域的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)診斷因子為基礎(chǔ)，采用交叉診斷方法實(shí)現(xiàn)該橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)區(qū)域的狀態(tài)診斷；

步驟四：從橋梁端部開(kāi)始不斷滑動(dòng)空間窗，并重復(fù)步驟一～步驟三，最終使空間窗遍歷主梁全域，實(shí)現(xiàn)主梁所有區(qū)域的結(jié)構(gòu)狀態(tài)診斷。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：首先，利用主梁結(jié)構(gòu)密集測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將適當(dāng)長(zhǎng)度的主梁區(qū)段及該區(qū)段關(guān)于橋梁縱橋向?qū)ΨQ(chēng)軸對(duì)稱(chēng)的區(qū)域劃分為一個(gè)空間窗；其次，構(gòu)建所劃分空間窗內(nèi)分布式應(yīng)變的空間相關(guān)模型，利用該模型的應(yīng)變殘差，計(jì)算該空間窗對(duì)應(yīng)主梁區(qū)域的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)診斷因子；在此基礎(chǔ)上，采用交叉診斷方法實(shí)現(xiàn)該空間窗對(duì)應(yīng)橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)區(qū)域的狀態(tài)診斷；最后，從橋梁端部開(kāi)始不斷滑動(dòng)空間窗，使空間窗遍歷主梁全域，實(shí)現(xiàn)主梁所有區(qū)域的結(jié)構(gòu)狀態(tài)診斷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，解決了利用分布式應(yīng)變實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的有效診斷和損傷區(qū)域的識(shí)別問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的基于應(yīng)變滑動(dòng)空間相關(guān)模型的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)交叉診斷方法的流程圖。

圖2為實(shí)施例中橋梁結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)示意圖。

圖3為實(shí)施例中橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型示意圖。

圖4為實(shí)施例中空間窗的大小和位置示意圖。

圖5為實(shí)施例中橋梁結(jié)構(gòu)左側(cè)區(qū)域B點(diǎn)處的診斷結(jié)果圖。