[发明专利]一种不中断交通的装配式梁桥服役安全状态快速评估方法有效
申请号: | 201710427926.2 | 申请日: | 2017-06-08 |
公开(公告)号: | CN107238479B | 公开(公告)日: | 2018-04-10 |
发明(设计)人: | 战家旺;高胜星 | 申请(专利权)人: | 北京交通大学 |
主分类号: | G01M5/00 | 分类号: | G01M5/00 |
代理公司: | 北京国昊天诚知识产权代理有限公司11315 | 代理人: | 许志勇 |
地址: | 100044*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 中断 交通 装配式 服役 安全 状态 快速 评估 方法 | ||
技术领域
本发明属于桥梁工程养护工程领域,具体地说,涉及一种不中断交通的装配式梁桥服役安全状态快速评估方法。
背景技术
装配式梁桥在公路桥梁中占有很大的比重,因此,其服役安全状态评估对公路交通的安全非常重要。目前,公路装配式梁桥健康检测的主要依据有:《公路桥梁承载能力检测评定规程》、《公路桥涵养护规范》和《公路桥梁技术状况评定准则》。《公路桥梁承载能力检测评定规程》针对静力荷载试验以及材质状况与状态参数,例如混凝土强度、钢筋锈蚀、桥梁碳化状况以及混凝土保护层厚度等均做出了较明确的评定准则。但上述材质状况与状态参数仅能作为主梁的损伤判定依据,对于由多片主梁组成的公路桥梁来说,支座与横向连接的损伤识别同样至关重要。而静力荷载试验主要通过判定主梁的应力、应变或挠度是否满足设计要求来识别损伤,横向连接状态则通过横向分布系数进行判定,但由于铰接缝或横隔板里的横向钢筋的作用可能致使横向分布系数变化较小,从而造成横向连接损伤判定失误。同时静载试验需封锁交通,不适用于车流量较大的公路桥梁。
近些年,动载试验在桥梁损伤识别领域受到越来越广泛的关注,其主要通过自振频率、振型、振幅等指标从宏观角度对桥梁结构性能进行评判,《公路桥梁承载能力检测评定规程》中对自振频率做了详细的规定。但上述动力指标仅能定性评价桥梁的整体情况,而无法判定病害的类型、位置及损伤程度,无法做到对桥梁的局部损伤进行精确识别。
发明内容
有鉴于此,本发明所要解决的技术问题是提供了一种不中断交通的装配式梁桥服役安全状态快速评估方法,以在不中断交通的情况下对装配式梁桥损伤进行快速定位与定量评价。
为解决上述技术问题,本发明公开了一种不中断交通的装配式梁桥服役安全状态快速评估方法。所述方法包括:
以正常通行车辆为激励,在装配式梁桥上安装振动传感器,采集过车时的振动响应信号;
对采集得到的振动响应信号进行傅里叶变换,得到振动响应频谱,根据振动响应频谱得到该桥梁的实际自振频率f,并根据自振频率选择频率段,建立响应频谱相关性指标,根据相邻梁之间的振动响应频谱差异性指数DISS=1-SISS来评估相邻梁的横向连接状态;所述响应频谱相关性指标为:
式中:和分别为横桥向相邻测点i和i+1(i=1,2,…,mm-1)处的动力响应频谱,mm为测点数,n为采用的频率点数;
将车辆简化为由弹簧、质量、阻尼组成的模型,车体共三个自由度,竖向沉浮Zs、纵向摆动θs和横向摆动αs,车轮含有一个竖向平动自由度Zti,建立车辆运动方程:
式中:[Mv]为车辆模型的质量矩阵,[Cv]为车辆模型的阻尼矩阵,[Kv]为车辆模型的刚度矩阵,{Zv}为车辆模型的位移向量,{Pv}为作用于车辆上的相互作用力;
将桥梁模型使用有限元软件进行模拟,以梁格法进行简化:主梁刚度EI等于材料弹性模量E与梁单元截面惯性矩I的乘积;铰接缝与湿接缝简化为没有质量的横向梁单元,即采用虚拟横梁法进行模拟,横隔板则使用普通梁单元进行模拟,横向连接刚度为EhIx;将支座6个自由度简化为横桥向水平弹簧Khx、顺桥向水平弹簧Khy、垂直弹簧Kv以及绕各个方向的扭转弹簧Krx、Kry、Krz,主梁、横向连接和支座的初始刚度设计参数为E0I、Eh0Ix以及Khx0、Khy0、Kv0、Krx0、Kry0和Krz0;提取质量矩阵和刚度矩阵,通过Rayleigh阻尼法得到阻尼矩阵,建立桥梁模型的动力平衡方程:
式中:[Mb]为桥梁模型的质量矩阵;[Cb]为桥梁模型的阻尼矩阵;[Kb]为桥梁模型的刚度矩阵;{Zb}为桥梁模型的位移向量;{Pb}为作用于桥梁上的相互作用力;
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