[发明专利]一种基于环境激励的桥梁静载试验方法

权利要求书

1.一种基于环境激励的桥梁静载试验方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)收集桥梁竣工资料，根据桥梁竣工图纸建立桥梁有限元模型，并从中提取桥梁的集中质量矩阵；

(2)根据收集的桥梁竣工资料和相关规范设计静载试验方案，利用有限元模型计算获得桥梁在静力荷载作用下的理论设计挠度，并结合桥梁理论振型曲线确定加速度传感器的布设位置；

(3)在桥梁上布设加速度传感器，采集环境激励下的桥梁振动加速度响应数据；

(4)利用模态识别方法识别步骤3中采集到的加速度响应数据，得到桥梁在环境激励下的基本模态参数；

(5)利用步骤1中提取的集中质量矩阵和步骤4中识别的桥梁基本模态参数，计算得到桥梁结构的质量归一化振型缩放系数；

(6)利用步骤5中计算的质量归一化振型缩放系数和步骤4中识别的桥梁基本模态参数，对实测振型进行质量归一化，进而识别计算桥梁结构的实测位移柔度矩阵；

(7)利用实测位移柔度矩阵预测桥梁在静载试验加载工况下的实测模态挠度，再利用步骤2中的利用有限元模型计算得到的理论设计挠度，依据规范计算桥梁的静载试验校验系数；

(8)结合相关规范判断桥梁的承载力是否满足设计要求。

2.根据权利要求1所述的基于环境激励的桥梁静载试验方法，其特征是：步骤4中的模态识别方法为随机子空间法。

3.根据权利要求1所述的基于环境激励的桥梁静载试验方法，其特征是：步骤4中所述的桥梁基本模态参数包括桥梁的振型、频率。

4.根据权利要求1所述的基于环境激励的桥梁静载试验方法，其特征是：步骤5中，利用如下的公式(1)计算桥梁结构的质量归一化振型缩放系数：

式中：φ_i为环境激励下第i阶实测振型，M为桥梁集中质量矩阵，γ_i为第i阶质量归一化振型缩放系数。

5.根据权利要求1所述的基于环境激励的桥梁静载试验方法，其特征是：步骤6中，利用如下的公式(2)计算得到桥梁结构的质量归一化振型：

φ_mi＝γ_iφ_i (2)

式中：φ_mi为第i阶质量归一化振型。

6.根据权利要求1所述的基于环境激励的桥梁静载试验方法，其特征是：步骤6中，利用如下的公式(3)计算桥梁结构的实测位移柔度矩阵：

式中：H_d为结构的位移柔度矩阵，ω_i为桥梁第i阶圆频率。

7.根据权利要求1所述的基于环境激励的桥梁静载试验方法，其特征是：步骤7中，利用如下公式(4)计算桥梁结构在静力试验荷载作用下的模态挠度：

D＝H_d·f (4)

式中：f为静力试验荷载，D为结构在试验荷载作用下的静力挠度；

利用如下的公式(5)计算桥梁的静载试验校验系数：

式中：S_e为静力荷载下测点实测挠度，S_s为静力荷载下测点有限元理论挠度。