[发明专利]一种桥梁疲劳损伤状态与剩余寿命的评估方法

摘要

本发明公开了一种桥梁疲劳损伤状态与剩余寿命的评估方法，用于在大跨桥梁健康测试系统获得的应变数据的基础上，进行桥梁的疲劳损伤状态评估，同时通过预后估计进行桥梁剩余寿命估算，具体包括以下几个相互联系的部分：P1）桥梁的结构分析，P2）桥梁当前损伤状态的评估，P3）桥梁损伤的预后估计，P4）进行桥梁的剩余寿命评估。其中P2）部分得到的疲劳损伤状态与P4）部分得到的剩余疲劳寿命是评估结果。本发明可以在桥梁运营环境下，对桥梁的疲劳损伤状态进行定期的评估与更新，同时估计桥梁的剩余寿命，从而为桥梁管理者的决策提供参考。此外，评估结果对与验证、修正设计要求也具有有益的效果。

主权项

1.一种桥梁疲劳损伤状态与剩余寿命的评估方法，所述评估方法在桥梁的健康监测系统获得的监测数据的基础上进行桥梁的疲劳损伤状态评估与剩余寿命评估，其特征在于，采用疲劳损伤评估模块M1和标准样品生成模块M2，疲劳损伤评估模块M1采用如下的评估方法：I）将应变历程数据换算成热点应力历程数据σ^hot(t)；II）对热点应力历程数据σ^hot(t)进行预处理得到峰谷值序列p(i)；III）对峰谷值序列p(i)进行雨流计数得到应力谱C；IV）利用应力谱C计算有效应力幅Δσ_ef与循环次数N_c；V）采用疲劳损伤的Miner累计定律，计算疲劳损伤量D；标准样品生成模块M2采用如下的生成方法：i)对样本进行FFT变换，得到频谱数据X⁰_i(f)；ii)对获得的频谱数据X⁰_i(f)通过多元线性回归方法获得回归系数；iii）获得标准样本ε^block(t)；所述评估方法包括以下步骤：P1）、对桥梁进行结构分析：1）确定桥梁的关键疲劳构件；2）然后获得所述关键疲劳构件中热点区域应力分布与应力集中系数κ；P2）、评估桥梁当前损伤状态：A）根据步骤P1）确定的关键疲劳构件，从健康监测系统的数据库中提取关键疲劳构件的应变历史ε^history(t)；B）将应变历史ε^history(t)与步骤P1）的应力集中系数κ输入疲劳损伤评估模块M1，得到当前桥梁的疲劳损伤状态D_current；P3）、桥梁损伤的预后估计：a）根据步骤P1）确定的关键疲劳构件，从健康监测系统的数据库中选取关键疲劳构件上应变时程样本ε⁰_i(t)；b）将应变时程样本ε⁰_i(t)输入生成标准样品生成模块M2，得到标准样本ε^block(t)；c）将标准样本ε^block(t)与步骤P1）的应力集中系数κ输入疲劳损伤评估模块M1，得到单个标准样本下的疲劳累积增量ΔD_block；P4）、桥梁的疲劳寿命评估：以步骤P2）得到的当前桥梁的疲劳损伤状态D_current与步骤P3）得到的单个标准样本下的疲劳累积增量ΔD_block作为输入，用以下公式计算剩余寿命Life：其中，D_f为给定的疲劳损伤失效值。