[发明专利]基于温度影响修正的拱桥挠度监测方法

权利要求书

1.一种基于温度影响修正的拱桥挠度监测方法，是对钢箱或钢管拱桥的拱肋挠度进行监测的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，时间为t₁时，测量肋任意截面上下左右测点的温度值T₁，T₁为温度序列；测量拱桥拱肋的高程或坐标Δ₁，Δ₁为高程或坐标序列，高程或坐标测量采用高精度测量机器人，高程或坐标的测点布置在跨度L的L/8、L/4、3L/8、L/2、5L/8、6L/8、7L/8处；

步骤二，时间为t₂时或荷载变化后，测量肋任意截面上下左右测点温度值T₂，T₂为温度序列，测量拱桥拱肋的高程或坐标Δ₂，Δ₂为高程或坐标序列；测点布置及测试手段与步骤一一致；

步骤三，基于时间为t₁时及时间为t₂时日照变化，根据拱肋表面在日照下的稳态温度场表达式计算稳态等效整体温度，通过建立有限元模型并将等效整体温度变化量Δu＝u₀-u_a作为等效整体温度作用对模型进行数值模拟，u₀为等效整体温度，u_a为环境大气温值，计算模拟得到的拱肋相对高程或坐标Δ₃，Δ₃为高程或坐标序列；

所述的稳态温度场表达式，具体为：

等效整体温度

测量点钢管拱肋的最大温差Δu_max＝u_b(0)-u_c(π)

其中：

在上述式子中：R为钢管拱肋的外半径；θ为钢管拱肋截面外径上的任意两点间的圆心角；u_b(0)指拱肋截面向阳面正对日心法线位置(即u_b(θ),θ＝0)温度，u_c(π)指拱肋截面背阳面正对日心法线位置(即u_c(θ),θ＝π)温度；u_b(θ)为正对阳光面钢管拱壁表面温度；u_c(θ)为背对阳光面钢管拱壁表面温度；为一个代数，具体指代为一个代数，具体指代u_a为环境大气温值；J_n为钢管拱肋截面外径上光照直射点n的光照强度；β为空气对流热交换系数；ξ为太阳辐射吸收系数；λ为一个代数，具体指代k为热传导系数，k(x,y,z)指以x,y,z为方向的热传导系数，钢材取48W/(m.℃)；c为微元体的定压热容，钢材取0.475kJ/(kg.℃)；ρ为微元体的密度，钢材取7850kJ/m³；

步骤四，计算主拱肋在荷载作用下剔除日照温度影响后的实测真实挠度值Δ＝Δ₂-Δ₁-Δ₃；

在有限元软件中，建立拱桥有限元模型，求得在荷载作用下拱肋的理论计算挠度值Δ_L；实测真实挠度值Δ与理论计算挠度值Δ_L的比值为Δ_b，既是Δ_b＝Δ/Δ_L；当0.85≤Δ_b≤1.05时，拱桥拱肋受力技术状态处于正常状态范围；当Δ_b1.05时，应进行详细检查桥梁结构及监测系统、分析原因，监测系统无异常时判断拱桥拱肋存在缺陷，拱桥拱肋受力技术状态处于异常状态范围；当Δ_b＜0.85，应详细检查位移监测系统，是否为监测系统故障所致。

2.根据权利要求1所述的基于温度影响修正的拱桥挠度监测方法，其特征在于：步骤一中温度值T₁和步骤二中温度值T₂采用表贴式热电偶或非接触式温度测量方法获取。