[发明专利]索力影响线曲率的梁结构损伤识别方法

说明书

本发明公开了一种索力影响线曲率的梁结构损伤识别方法，步骤如下：对损伤前后的梁结构分别施加移动荷载，获得梁结构损伤前后的实测索力影响线；对梁结构损伤前后的索力影响线求曲率，通过索力影响线曲率差进行损伤定位；通过梁结构损伤前后的索力影响线曲率相对变化进行损伤程度定量；若为多拉索梁结构，则选择索力影响线曲率零点相隔较远的多根拉索，采用损伤前后多根拉索索力影响线曲率绝对值和进行损伤程度定量。本发明采用移动荷载作用，对索力测试传感器的数量要求低，可对有拉索或吊杆的梁结构损伤进行准确定位与定量，应用于有索梁结构的损伤评估。

技术领域

本发明属于结构健康监测技术领域，具体涉及一种梁结构无损检测技术的索力影响线曲率的梁结构损伤识别方法。

背景技术

近些年来我国旧桥越来越多，出现的问题也日益显著。既有桥梁很多已不能满足功能性需求，桥梁断裂、坍塌等安全事故时有发生，土木工程领域学者逐渐意识到对桥梁结构进行健康监测和安全评估的重要性，并研究了各种损伤识别技术。结构损伤识别是桥梁结构健康监测系统的重要组成部分，目前主要有两大类损伤识别方法，一类是基于动力参数的损伤识别方法，主要通过结构模态(振动频率和振型)的变化判断结构损伤，此类方法对测点数量、传感器测量精度、模态参数识别方法等要求较高。另一类方法是基于静力参数的损伤识别方法，基于静力参数的结构损伤识别方法可有效避免质量、特别是阻尼等的不确定性影响。同时由于目前测量设备和技术已先进成熟，用较低成本即可得到结构相当准确的测量值，因此，基于静力参数的结构损伤识别技术受到广泛的研究。

由于梁结构的损伤会引起索力的改变，因而可以采用索力来进行损伤识别，既有研究表明，梁结构损伤前后的索力差曲率能进行损伤定位，索力影响线曲率差也可以进行损伤定位，但鲜见关于索力影响线损伤程度定量的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有索力影响线方法不能识别结构损伤程度的不足，提供一种索力影响线曲率的梁结构损伤识别方法。

本发明所述索力影响线曲率的梁结构损伤识别方法，步骤如下：

(1)对损伤前后的梁结构分别施加移动荷载，获得梁结构损伤前后的实测索力影响线；

(2)(a)如果梁结构是单拉索，取该拉索对梁结构损伤前后的索力影响线求索力影响线曲率，通过索力影响线曲率差进行损伤定位；

(b)如果梁结构是多根拉索，取至少2根零点距较大的拉索对梁结构损伤前后的索力影响线求索力影响线曲率，通过索力影响线曲率绝对值差求和进行损伤定位；

(3)(a)如果梁结构是单拉索，通过梁结构损伤前后的索力影响线曲率相对变化进行损伤程度定量；

(b)如果梁结构是多根拉索，则采用损伤前后多根拉索的索力影响线曲率绝对值和进行损伤程度定量；

具体的，步骤(2)中，索力影响线曲率X″通过中心差分计算，其计算公式如下：

式中，下标i为测点号，ε为测点i-1到测点i的间距与测点i到测点i+1间距的平均值，X_i为荷载作用于i测点时的索力；

进一步，步骤(2)(a)中，如果梁结构是单拉索，索力影响线曲率差损伤定位指标表达如下：

式中，DI为单拉索梁结构损伤定位指标；DI_i为单拉索梁结构第i测点识别的损伤定位指标值；X″_iu、X″_id分别为荷载作用于第i测点梁结构损伤前后的索力影响线曲率，n为测点数目，1号测点布置于梁结构一端，n号测点布置于梁结构另一端，测点数目连续，从1到n依次增加，i大于等于2且小于等于n-1；

具体的，步骤(3)(a)中，如果梁结构是单拉索，梁结构损伤程度的计算方法如下：