[发明专利]基于横向风载效应的桥梁加劲梁抗侧力性能退化报警方法

摘要

本发明公开了一种基于横向风载效应的桥梁加劲梁抗侧力性能退化报警方法，包括风载效应的数据采集、横向风速与横向位移的计算方法分析、横向风速与横向位移的相关性分析、残差报警方法分析等步骤。本发明通过控制报警时滞量可以实现加劲梁抗侧力性能退化的及时报警，同时给出了报警时加劲梁抗侧力性能退化的百分率，这一百分率对于加劲梁抗侧力性能退化的进一步安全评估具有重要价值。

主权项

一种基于横向风载效应的桥梁加劲梁抗侧力性能退化报警方法，其特征在于，包括以下步骤：1）、在大跨桥梁加劲梁主跨跨中处的上游侧或下游侧安装三维超声风速仪和GPS位移监测站，对此处风向量v及位移向量u进行实时监测并以时间序列存储，其中，风向量v=[vr,α,β]，位移向量u=[ux,uy,uz]，其中，vr,α,β分别表示绝对风速、风攻角与风向角，ux,uy,uz分别表示GPS坐标系下的三个主方向位移，风向量v及位移向量u的时间序列分别记为v(t)、u(t)，其中，v(t)=[vr(t),α(t),β(t)]，u(t)=[ux(t),uy(t),uz(t)]，t表示时间，0≤t≤L，L表示时间长度；2）、利用下式将步骤1）得到的风向量v的时间序列v(t)进行矢量分解得到实测横向风速序列vh(t)，vh(t)=vr(t)·cos(α(t))·sin(β(t))其中，0≤t≤L，对时间区间[0,L]内的所有时刻遍历得到实测横向风速序列vh(t)；利用下式将步骤1）得到的位移向量u的时间序列u(t)进行坐标转化得到实测横向位移序列ur(t)，ur(t)=ux(t)·sin(γ)‑uy(t)·cos(γ)其中，γ表示GPS坐标系的x轴与加劲梁纵向轴线的夹角，0≤t≤L，对时间区间[0,L]内的所有时刻遍历得到实测横向位移序列ur(t)；3）、横向风速变量V(t)与横向位移变量U(t)之间为线性相关，可利用下式表示，U(t)=a·V(t)+b式中，a、b为线性函数的待定参数，利用步骤2）得到的实测横向风速序列vh(t)和实测横向位移序列ur(t)模拟得到待定参数a和b的值，进一步将步骤2）得到的实测横向风速序列vh(t)带入上式得到对应的模拟横向位移序列uc(t)，将模拟横向位移序列uc(t)减去步骤2）得到的实测横向位移序列ur(t)得到残差序列c(t)，c(t)=uc(t)‑ur(t)；4）、将步骤3）得到的残差序列c(t)的时间长度L等间隔划分为n份，每份子区间的时间长度为△t=L/n，计算每份子区间内所有时刻的残差均值cm,i，其中，i=1,2,...,n，所有子区间的残差均值构成序列cm；5）、对步骤4）得到的序列cm进行概率统计特性分析，通过下式确定超越概率q%对应的残差均值，此残差均值即为p%保证率下的容许残差cm,p%： ∫ c m , p % + ∞ f ( c e ) dc e = q % 式中ce为序列cm对应的残差均值变量，f(ce)为ce的分布函数，p%+q%=1；6）、以△t为基本时距计算加劲梁在服役期间的残差均值，如果某次残差均值大于cm,q%，则加劲梁抗侧力性能发生退化并报警，报警时滞量为△t。