[发明专利]基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法

权利要求书

1.一种基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法，其特征在于，

包括桥面折角阈值的计算，基于对桥面变形矩阵、桥面折角矩阵计算出桥面折角阈值A_max：

步骤一，假设在a#吊杆处施加单位力时，b#吊杆处的桥面变形为得到全桥一侧吊杆的变形影响矩阵(1-2)，其中矩阵的阶数n等于一侧吊杆数；

步骤二，基于桥面变形矩阵(1-2)，结合更换吊杆位置处桥面折角A求得桥面折角矩阵D^θ，其中L代表吊杆的间距；

步骤三，各吊杆位置处的折角θ可根据式(1-3)计算得到；

θ＝D^θF (1-3)

式中F＝[F₁ F₂ … F_n]^T为单位力列向量，各分量为各吊杆位置处施加的力；

式中θ＝[θ₁ θ₂ … θ_n]^T，各分量为各吊杆位置处的折角；

步骤四，对该桥梁建立有限元模型，然后根据步骤一所述的方法提取该桥梁结构的桥面变形矩阵D^d，然后根据步骤二所述的方法转化成桥面折角矩阵D^θ；从桥面折角矩阵建立过程以及定义可知该矩阵第i行对应的就是第i根吊杆处桥面折角的纵向影响线；由于正常运营状态下桥面最大折角均为桥面活载引起，因此采用各吊杆的桥面折角影响线加载，可求得正常运营状态下各根吊杆位置桥面最大折角，即吊杆更换过程中各根吊杆位置桥面折角阈值A_max；

还包括基于折角量测的现场监控，

步骤五，基于折角量测的现场监控，使用倾角仪直接采用直观的折角进行监控，

考虑桥面的变形方式，现场监测中在更换吊杆的吊点位置左右各放置一个倾角仪，在相邻的两根吊杆位置各放置一个倾角仪，通过监测4个倾角仪的数值推算出待更换吊杆处桥面最大折角，吊杆更换过程中桥面最大折角不超过相应桥面折角阈值A_max，确保吊杆更换过程中桥梁构件的安全。

2.如权利要求1所述的一种基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法，其特征在于，考虑到更换吊杆位置处桥面折角A的值较小，更换吊杆位置处桥面折角A近似用式(1-1)计算：

其中A为更换吊杆位置处桥面折角，X为桥面位置与跟换吊杆之间的垂直高度，Y为一侧相邻吊杆垂直高度，Z为另一侧相邻吊杆垂直高度，L为吊杆的间距。

如权利要求1所述的一种基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法，其特征在于，其中矩阵的阶数n等于一侧吊杆数，位移以向上为正，向下为负。

3.如权利要求1所述的一种基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法，其特征在于，桥面折角矩阵，矩阵第i行对应的就是第i根吊杆处桥面折角的纵向影响线。

4.如权利要求1所述的一种基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法，其特征在于，4个倾角仪可以接入到监测系统进行自动化采集数据并进行控制分析，实现实时监测。

5.如权利要求1所述的一种基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法，其特征在于，由于正常运营状态下桥面最大折角均为桥面活载引起，因此采用各吊杆的桥面折角影响线加载，可求得正常运营状态下各根吊杆位置桥面最大折角，即吊杆更换过程中各根吊杆位置桥面折角阈值，要吊杆更换过程中桥面最大折角不超过相应桥面折角阈值，即可保证桥面铺装不会因过大折角导致受弯开裂。