[发明专利]一种列车荷载下高速铁路桥刚度快速评估及损伤识别方法

说明书

本发明涉及一种列车荷载下高速铁路桥刚度快速评估及损伤识别方法，包括以下步骤：使用若干长标距应变传感器对被监测桥梁进行覆盖；采集列车荷载行驶通过被检测桥梁的长标距应变响应；随机挑选若干样本数据进行分析减小测量误差；对所测得的数据进行求解，提取静态长标距应变信号，得到长标距应变时程曲线；求解所有长标距传感器的长标距应变时程曲线所包围的面积大小，绘制成长标距应变影响线；对所得到的长标距应变影响线进行分析得到桥梁的刚度退化情况。本发明能在不影响运营交通的情况下实现对桥梁刚度退化状况的快速评估，得到桥梁的刚度退化情况，极大提高了监测效率，为桥梁的运营安全提供了保障。

技术领域

本发明涉及桥梁结构及传感监测技术领域，具体是一种列车荷载下高速铁路桥刚度快速评估及损伤识别方法。

背景技术

高速铁路桥在交通运输系统中发挥着重要的作用，其为人们提供安全、舒适、方便的出行条件的同时，由于不断的承受高速列车荷载作用和外界环境的侵害，以及桥梁自身材料性能的不断退化，桥梁结构会出现不同程度的损伤致使其真实的使用年限远小于设计使用年限。因此，开展对既有高速铁路桥梁的健康监测研究显得尤为迫切，维护桥梁健康状况对高铁列车的安全运营至关重要。诸多学者针对此类问题提出了各种方法，但大都是通过测试桥梁振动、位移、应变实现对桥梁进行健康监测，上述方法通常用于大跨径的桥梁，由于健康监测系统较贵的安装维护成本在中小跨径的桥梁中研究较少，而铁路桥梁主要以中小跨为主。其中应变影响线理论也被用于结构健康监测，主要包括应变影响线和位移影响线。应变影响线理论首先是用于桥梁的车辆荷载识别，由于传统应变传感器是“点式”测量，测量范围过于局部，并不能获取完整结构的应变，尤其是桥梁这种长跨结构，满布应变计显然不现实，因此应变影响线理论并未运有效用于实际桥梁结构的刚度退化识别和刚度监测。同时在桥梁健康监测领域缺少一种列车荷载下铁路简支桥的刚度及损伤快速评估方法。

因此，一种列车荷载下高速铁路桥刚度快速评估及损伤识别方法亟待研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种列车荷载下高速铁路桥刚度快速评估及损伤识别方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种列车荷载下高速铁路桥刚度快速评估及损伤识别方法，具体包括以下步骤：

1)布置传感器：在被监测桥梁布置若干长标距应变传感器，具体数量视被测桥梁的长度所定；

2)采集数据：采集列车荷载行驶通过被检测桥梁的长标距应变响应；

3)数据分析：随机挑选若干样本数据进行分析减小测量误差，多次监测求取平均值；

4)求解得出准静态应变时程曲线：对所测得的数据进行求解，提取准态长标距应变信号，得到准静态应变时程曲线；

5)求解并构成应变影响线：求解所有长标距传感器的长标距应变时程曲线随时间的积分值大小，构成铁路桥的应变影响线；

6)计算桥梁的刚度退化评估指标；

7)分析得出结果：根据评价指标，对所得到的长标距应变影响线进行分析得到桥梁的刚度退化情况及损伤识别结果；

8)损伤定位和评估：根据评估指标进行损伤定位和损伤量化评估。

作为一种优选方案，适用的铁路桥为混凝土桥、钢桥、预应力和非预应力的铁路桥中的一种。

作为一种优选方案，所述步骤1)中长标距应变传感器的数量视被测桥梁的长度所定。

作为一种优选方案，步骤1)中所述长标距传感器为长标距光纤光栅传感器、长标距的电阻应变传感器中的至少一种。

作为一种优选方案，步骤2)中所述列车荷载为高速列车、普通铁路客车、铁路货车中的至少一种。