[发明专利]桥梁动力冲击系数提取方法

说明书

本发明涉及土木工程技术领域，公开一种桥梁动力冲击系数提取方法，以有效解决最大静力值的确定问题，能够获取更为准确、合理的桥梁动力冲击系数值，为桥梁设计、管养等提供参考。本发明方法包括：得到桥上测点动力响应；采用分段多项式拟合桥梁动力响应中的准静态部分，并采用一系列正弦曲线叠加拟合桥梁动力响应中的波动部分，根据最小二乘原理拟合计算，获得反映桥梁静态特性的影响线信息；确定轮胎‑路面接触力分布模型及对应的接触力分布函数；然后以所拟合的实际桥梁固有影响线信息为基础，结合所述接触力分布函数计算所述车辆通过所述桥梁时的最大静态响应，进而计算桥梁动力冲击系数。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种桥梁动力冲击系数提取方法。

背景技术

桥梁动力冲击系数(impact factor,IM)或动力放大系数(dynamicamplification factor,DAF)，IM＝DAF-1，是由动荷载(如移动车辆)所导致的与桥梁设计、检测维护、评估等密切相关的重要指标，精确的动力冲击系数有利于桥梁设计的经济性与安全性，而对于现有桥梁而言动力冲击系数则是与桥梁管理、评估相关联的重要参数。针对当前高速、重载汽车日益增多的背景条件下，研究高速公路桥梁动力冲击系数具有重要的工程实用价值。

截至目前，多数国家桥梁设计规范对冲击系数的规定均不相同。美国桥梁规范(AASHTO)、新西兰桥梁规范(NZTA)、欧洲规范(CEN)、日本规范(JRA)、韩国规范(KBDS)均是基于桥梁跨径来规定DAF的取值，其中欧洲规范对于不同车道数桥梁的动力冲击系数规定亦有不同，日本规范对钢桥、混凝土桥等不同类型桥梁有分开规定；中国公路桥涵设计通用规范(MTPRC 2004)基于桥梁固有频率来规定DAF值；加拿大规范(CHBDC)根据车辆车轴数量来确定DAF取值；澳大利亚规范(AS5100)、英国规范(BS5400)则根据车辆荷载类型来规定DAF限制值。

上述关于DAF的各国规定存在内容和形式上的区别，这将导致采用不同国家规范计算所得的动力放大系数有可能不同，正是这些问题的存在使得关于桥梁DAF的研究成为该领域的一个热点。

对由运动车辆所导致的桥梁DAF的计算提取一直是被普遍忽略的问题。桥梁DAF提取主要环节在于最大静力响应的获取，通过直接静态试验获取最大静力响应的方法往往受时间、经济等诸多因素的影响而不具可行性。目前比较普遍的方法如“波峰-波谷”法，以实测动力响应中最大峰值和相邻谷值的平均作为最大静力响应，受波动点位置、测试噪音、谷值(左、右)选取主观性等影响，该方法计算得到的最大静力响应值实际上并不准确。通过对动态信号作滤波处理得到静态响应也是目前的常用方法，尤其针对峰、谷值不明显的情况，但合理的滤波器设置既要求消除振动干扰又要完整保留静态信息，由于动态信号与静态信号之间往往存在频率上的混叠使得很难滤波分离。此外以上两种计算方法还存在同一车辆荷载作用下往往导致不同最大静力响应值的情况。

发明内容

本发明目的在于公开一种桥梁动力冲击系数提取方法，以有效解决最大静力值的确定问题，能够获取更为准确、合理的桥梁动力冲击系数值，为桥梁设计、管养等提供参考。

为实现上述目的，本发明公开一种桥梁动力冲击系数提取方法，包括：

采用已知轴重、轴距和轴数的车辆，从桥梁一端上桥并以匀速v过桥，以频率f进行采样，得到桥上测点动力响应；所述动力响应包括动应变、动挠度；

采用分段多项式拟合桥梁动力响应中的准静态部分，并采用一系列正弦曲线叠加拟合桥梁动力响应中的波动部分，根据最小二乘原理拟合计算，获得反映桥梁静态特性的影响线信息；

根据所述车辆中车轮与路面竖向接触力、轮胎类型、轮胎气压因素确定轮胎-路面接触力分布模型及对应的接触力分布函数；