[发明专利]未知状态下基于转角的简支梁最大挠度测定方法

说明书

本发明公开了一种未知状态下基于转角的简支梁最大挠度测定方法，该方法先将梁体分段，在分段处布设倾角传感器，测试梁结构在已知荷载作用下的转角，根据转角测试值识别出每段梁体抗弯刚度，随后基于弯曲应变能相等的原则，得到梁体等效抗弯刚度；然后，基于转角测试值，根据梁转角曲线与结构弯矩之间的关系，确定最大挠度发生具体位置；最后，采用虚拟悬臂梁法计算确定梁结构最大挠度值。本发明所提供的测定方法可通过结构转角测试实现初始状态未知情况下简支梁结构最大挠度值的测定，不仅解决了常规挠度测试方法存在的局限性，而且更加贴合在役梁结构初始状态未知的工程实际。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，涉及到梁结构，具体是一种未知状态下基于转角的简支梁最大挠度测定方法。

背景技术

简支梁结构是土木工程中最为常见的结构之一，其构成材料有(预应力)钢筋混凝土、钢、钢混组合材料等。在桥梁工程中，简支梁的使用较为广泛。由于钢混组合等新型式及新材料的应用，简支梁桥越来越轻型，跨径也越来越大。在某些情况下其结构刚度已超越强度，成为控制设计的关键。尤其对于铁路桥梁，为保证列车运营的安全性和满足客车乘座舒适度，以及保证桥上轨道及其他设备的稳定性等，对梁结构的刚度要求更加严格。对于梁结构而言，挠度是指其在荷载作用下某一截面的形心在垂直于轴线方向上发生的纵向位移的大小，是桥梁整体竖向刚度的直观体现，最大挠度值则最具代表性。

对于已知结构状态信息下确定简支梁结构最大挠度可根据基本力学知识求解。然而，对于现役简支梁结构，其初始状态信息是未知的。在这种情况下，要确定其在荷载作用下的最大挠度位置和大小是非常困难的。现有做法一般均假定结构无损伤，即在设计状态信息下进行求解，这样实际与理论存在的差异就无法解决。此外，在挠度的测试方法上，现在主要有全站仪法、精密水准仪法、百(千)分表法、位移计法、GPS法、连通管法、高清摄像法等。但以上各种方法都有其局限性。如精密水准仪法测试速度慢、需要参考点、无法实时在线长期观测；百(千)分表法需要搭设固定支架、无法实时观测；连通管法安装施工复杂，量程有限；GPS法精度较低等。

为解决上述问题，本发明本发明方法可以识别未知结构初始状态信息下简支梁的最大挠度，对于评估在役梁结构刚度、进行结构损伤识别和健康监测等方面都具有重要意义。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种未知状态下基于转角的简支梁最大挠度测定方法，该测定方法先将梁体分段，在分段处布设倾角传感器，测试梁结构在已知荷载作用下的转角，根据转角测试值识别出每段梁体抗弯刚度，随后基于弯曲应变能相等的原则，得到梁体等效抗弯刚度；然后，基于转角测试值，根据梁转角曲线与结构弯矩之间的关系，确定最大挠度发生具体位置；最后，采用虚拟悬臂梁法计算确定梁结构最大挠度值。

基于上述原理，本发明具体所采用的技术方案是：

未知状态下基于转角的简支梁最大挠度测定方法，包括以下步骤：

第一步，根据已知荷载作用下梁结构转角，识别每段梁体抗弯刚度，得到梁结构等效抗弯刚度，具体方法如下：