[发明专利]基于桥梁健康监测变形数据判定桥梁结构刚度变化的方法

摘要

本发明公开一种基于桥梁健康监测变形数据判定桥梁结构刚度变化的方法，具体判定分六个步骤，对桥梁结构进行分析；在车辆上桥位置安装动态称重系统对车辆荷载进行监测；掌握正常情况下的桥梁荷载数据；收集桥梁一个月或更长时间内的挠度变形数据，建立标准模型图；建立标准模型图之后，需要继续采集一段时间的挠度变形与车辆荷载数据，确保模型的准确性；实现桥梁刚度的变化判别。本发明通过构建桥梁构件刚度变化与变形正态分布曲线图之间的关系模型，得到通过桥梁变形值的变化规律来判定桥梁刚度的变化；本发明与传统的静载试验相比，无需浪费大量人力、物力，无需阻断桥梁交通，对桥梁健康监测数据的深度挖掘与应用起到了积极的推动作用。

主权项

一种基于桥梁健康监测变形数据判定桥梁结构刚度变化的方法，其特征在于：具体判定步骤为：I、对桥梁结构进行分析，在桥梁关键截面1/4跨及跨中位置安装位移传感器，利用铠甲光缆将传感的采集到的信号发送到采集仪上，通过采集仪进行信号的解析，通过计算机将传感的监测信号转变为桥梁挠度变形数据；II、在车辆上桥位置安装动态称重系统对车辆荷载进行监测，称重传感器将实时采集到的车辆荷载信号传输到综合数据采集仪上，通过动态称重系统对数据进行分析计算，得到最终的桥梁车辆荷载数据；III、采集一个月或更长时间的车辆荷载数据，运用轴载谱分析工具对桥梁展开轴载谱分析，掌握正常情况下的桥梁荷载数据；IV、收集桥梁一个月或更长时间内的挠度变形数据，根据车辆荷载的监测情况剔除异常数据‑超重荷载，并运用统计工具对数据进行统计分析，计算得出正常使用状态下的挠度变形分布曲线的均值μ和标准差σ，建立标准模型图；标准模型图的建立步骤为：(1)、当桥面通行荷载相对稳定、桥梁处于正常状态时，桥梁某区域的变形值分布规律应趋于正态分布曲线，且根据正态分布曲线得出相关的μ，σ值；其中σ1值在较长一段时间内是在一个区间内变化，通过统计得出具体的区间值；(2)、在通行荷载正常的情况下当桥梁刚度出现损伤时，其μ值基本不会变化，σ3会发生较大变化，σ1＜σ3，|σ3‑σ1|/σ3的大小表明结构刚度的具体损失量；(3)、当桥梁修复之后，如在车辆荷载正常的情况下，桥梁通过加固及其他手段对其进行修复时，桥梁的刚度会随之增加，但很难完全恢复到新建状态，分布曲线的μ值基本不会变化，但σ2会较修复之前有较大变化，σ2＜σ3；|σ3‑σ2|/σ2的大小表明结构刚度的具体恢复量；(4)、通过结构损伤前后的刚度变化规律和修复前后的刚度变化规律结合σ的变化情况，建立每座桥梁的刚度与σ的关系模型，并通过实测σ的变化情况来推定桥梁结构刚度的损失与恢复情况；V、在建立标准模型图之后，需要继续采集一段时间的挠度变形与车辆荷载数据，通过数据筛选和数据统计对挠度变形模型参数均值μ和标准差σ进行进一步修正，确保模型的准确性；VI、挠度变形模型进行修正之后即可将收集的桥梁挠度变形监测数据，剔除异常数据后，进行统计分析，将计算结果与标准模型进行比较分析，包括标准模型图对比分析和参数对比分析，实现桥梁刚度的变化判别。