[发明专利]基于横向风载效应的桥梁加劲梁抗侧力性能退化报警方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于横向风载效应的桥梁加劲梁抗侧力性能退化报警方法。

背景技术

大跨桥梁加劲梁作为承受各种外界荷载的重要构件，在横桥向主要受风荷载作用，由风荷载引起的结构效应大小反映着桥梁加劲梁的抗侧力性能。若在大跨桥梁服役期内，加劲梁的抗侧力性能发生退化，则会严重影响大跨桥梁的安全使用功能。因此，在桥梁加劲梁的抗侧力性能发生退化时作出及时报警，具有十分重要的意义。

然而，目前关于桥梁加劲梁抗侧力性能发生退化的报警方法研究甚少，已有研究仅局限于完善横向风载效应的计算方法，或主动提高加劲梁抗侧力性能的安全储备，力求保证加劲梁的抗侧力性能始终处于完好状态，尚未考虑到加劲梁的抗侧力性能发生退化这一情况。大跨桥梁在长期服役期内，难免会因极端天气（台风、热带风暴、飓风）产生损伤并不断累积，从而导致加劲梁的抗侧力性能发生退化，因此对桥梁加劲梁的抗侧力性能退化进行及时报警是十分必要的。此外，能否对发生退化后的桥梁加劲梁抗侧力性能进行安全评估，将直接决定桥梁加劲梁的后续服役，因此在报警时给出桥梁加劲梁抗侧力性能退化的百分率也是必需的。

因此，需要一种基于横向风载效应的桥梁加劲梁抗侧力性能退化报警方法。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中缺少关于桥梁加劲梁抗侧力性能发生退化的报警方法的缺陷，提供一种可以对桥梁加劲梁的抗侧力性能退化进行及时报警，且能提供报警时桥梁加劲梁抗侧力性能退化的百分率的桥梁加劲梁抗侧力性能退化报警方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的基于横向风载效应的桥梁加劲梁抗侧力性能退化报警方法采用如下技术方案：

一种基于横向风载效应的桥梁加劲梁抗侧力性能退化报警方法，包括以下步骤：

1）、在大跨桥梁加劲梁主跨跨中处的上游侧或下游侧安装三维超声风速仪和GPS位移监测站，对此处风向量v及位移向量u进行实时监测并以时间序列存储，其中，风向量v=[v_r,α,β]，位移向量u=[u_x,u_y,u_z]，其中，v_r,α,β分别表示绝对风速、风攻角与风向角，u_x,u_y,u_z分别表示GPS坐标系下的三个主方向位移，风向量v及位移向量u的时间序列分别记为v(t)、u(t)，其中，v(t)=[v_r(t),α(t),β(t)]，u(t)=[u_x(t),u_y(t),u_z(t)]，t表示时间，0≤t≤L，L表示时间长度；

2）、利用下式将步骤1）得到的风向量v的时间序列v(t)进行矢量分解得到实测横向风速序列v_h(t)，

v_h(t)=v_r(t)·cos(α(t))·sin(β(t))

其中，0≤t≤L，对时间区间[0,L]内的所有时刻遍历得到实测横向风速序列v_h(t)；

利用下式将步骤1）得到的位移向量u的时间序列u(t)进行坐标转化得到实测横向位移序列u_r(t)，

u_r(t)=u_x(t)·sin(γ)-u_y(t)·cos(γ)

其中，γ表示GPS坐标系的x轴与加劲梁纵向轴线的夹角，0≤t≤L，对时间区间[0,L]内的所有时刻遍历得到实测横向位移序列u_r(t)；

3）、横向风速变量V(t)与横向位移变量U(t)之间为线性相关，可利用下式表示，

U(t)=a·V(t)+b

式中，a、b为线性函数的待定参数，利用步骤2）得到的实测横向风速序列v_h(t)和实测横向位移序列u_r(t)模拟得到待定参数a和b的值，进一步将步骤2）得到的实测横向风速序列v_h(t)带入上式得到对应的模拟横向位移序列u_c(t)，将模拟横向位移序列u_c(t)减去步骤2）得到的实测横向位移序列u_r(t)得到残差序列c(t)，

c(t)=u_c(t)-u_r(t)；