[发明专利]连续梁分段抗弯刚度识别方法

说明书

本发明公开了一种连续梁分段抗弯刚度识别方法，该方法利用已知荷载作用下的转角与分段抗弯刚度之间的关系，以及静力平衡关系，通过在关键截面布设的倾角传感器测试转角值反推得到每段梁体抗弯刚度。本发明识别方法简单且方便，只需要在关心截面布设倾角传感器即可；另外，本发明采用解析法，不需建立复杂有限元模型，不需已知结构的截面几何和组成材料等信息，具有更广泛的适用性；此外，本发明方法建立的方程是满秩的，只要转角测试精度高，就可得到较为精确的分段抗弯刚度值。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，涉及到连续梁结构，具体是连续梁分段抗弯刚度识别方法。

背景技术

在恒活载作用下，连续梁产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载作用，使内力状态比较均匀合理，因此具有梁高小，刚度大，整体性好，桥面伸缩缝少等优点。基于此，连续梁在我国高速公路及国省干线中被大量应用，是梁桥中的主力桥型。然而，随着这些桥梁使用时间的增加，加上外界环境和内部缺陷因素影响下，其必然会产生不同程度的损伤，结构性能也在不断退化。倘若这些损伤不能及时地被发现，则可能产生桥塌人亡的安全事故。

抗弯刚度作为梁构件的主要结构性能参数，决定梁构件在荷载作用下的位移、转角等全局响应，因此其常用来反映结构的损伤状况。目前，对于梁结构抗弯刚度的识别多数采用的是系统识别的方法，具体做法是：首先建立反映桥梁结构体系的有限元数值模型，由施加的荷载分析得到理论计算的结构响应值；比较结构响应计算值与实测值，采用优化算法，通过反复修改原建立模型的参数，使响应计算值与实测值的差值达到可以接受的程度(目标函数)，获得模型的参数，从而实现对抗弯刚度的识别。这种方法可实现对梁结构抗弯刚度的识别，但在使用中存在三方面缺点：一是使用较为复杂，过程中需使用数学优化算法，给工程实践的具体应用带来困难；二是为给识别计算提供基准，每次识别都需根据桥梁具体信息建立有限元数值模型，增加了工作量，也限制其适用性；三是在系统识别算法实现方面，容易出现高度奇异方程，识别出的结果失真。

针对以上问题，本发明从结构转角与抗弯刚度之间的关系出发，先将连续梁分段，利用基本力学原理，基于已知荷载作用下的转角测试值反推得到每一梁段的抗弯刚度值，从而构建了一种连续梁分段抗弯刚度识别方法，该识别方法采用解析方法，无需建立有限元模型，且适用于材料和截面几何信息均未知的连续梁结构，具有更大的优越性。

发明内容

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

连续梁分段抗弯刚度识别方法，包括以下步骤：

第一步，在每跨跨中施加集中力，设1#跨跨中集中力为p₁，2#跨跨中集中力为p₂；

第二步，将连续梁在关心截面分段，具体将每跨两等分，1#跨分为第一段和第二段，2#跨分为第三段和第四段，第三段与第二段相邻，设每段梁体在分段内抗弯刚度均为一定值，第一段至第四段梁体的抗弯刚度依次为(EI)_r1、其中，k₂、k₃、k₄分别为第二段至第四段梁体与第一段梁体抗弯刚度比值的倒数；

第三步，在梁体截面分段处及三个支点截面处都布设有倾角传感器，倾角传感器用于测试梁体绕横轴转动的转角，设0#台支点的截面测试转角值为θ₀，第一段与第二段梁体分段处的截面测试转角值为θ₁，1#墩支点的截面测试转角值为θ₂，第三段与第四段梁体分段处的截面测试转角值为θ₃，2#台支点的截面测试转角值为θ₄；在梁体某一分段内增加转角测试截面，设该截面距0#台距离为h，截面测试转角值为θ_h；