[发明专利]一种基于长标距刚度系数的桥梁损伤识别评估方法

摘要

本发明公开了一种基于长标距刚度系数的桥梁损伤识别评估方法，包括以下步骤：构建分布式长标距应变传感监测系统：在被监测桥梁结构的关键区域中布置若干长标距应变传感器；单车过桥时数据采集；根据分布式长标距应变时程和传感器的中心坐标计算出该单元的刚度系数；将每个单元的长标距单元刚度系数形成矩阵，形成桥梁的长标距单元刚度系数矩阵；桥梁损伤识别和承载力状态评估：利用长标距刚度系数的变化情况识别损伤程度，通过多次样本数据分析来提高识别结果的可靠性。本发明能够在不影响正常交通运营的情况下对桥梁进行快速检查和监测，能提取出桥梁结构的刚度分布情况，为桥梁的管养维修提供可靠依据。

主权项

1.一种基于长标距刚度系数的桥梁损伤识别评估方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)构建分布式长标距应变传感监测系统：在被监测桥梁上布置若干长标距应变传感器；(2)单车过桥时数据采集：多次采集单辆车经过监测桥梁跨的长标距应变时程数；(3)根据分布式长标距应变时程和每个传感器的中心坐标计算出所有单元的刚度系数；(4)将每个单元的长标距单元刚度系数形成矩阵，形成桥梁的长标距单元刚度系数矩阵；(5)桥梁损伤识别和承载力状态评估：利用长标距刚度系数的变化情况识别损伤程度，通过多次样本数据分析来提高识别结果的可靠性；利用应变影响线理论结合分布式长标距应变传感技术对移动荷载作用下的结构进行刚度监测，对于梁式结构，坐标x_i处的应变影响线方程为其中x_i为计算截面沿着结构长度方向的坐标，EI为计算截面的抗弯刚度，y为计算截面的中和轴高度，L为结构的长度；对于梁式结构在移动荷载作用下坐标x_i处的应变响应表示成其中d_k为第k个车轴距第一个轴的距离，k＝1～n；其中d₁＝0，桥长为L，移动荷载一共有n个轴，第i个轴重为P_i，x为第一个车轴距左边支座的距离，则公式(3)沿着结构长度方向上的积分为：其中为坐标x_i处的应变影响线的面积，由式(1)和式(2)可以得出把式(5)代入式(4)可以得出，由式(6)可得：其中，EI_i为单元的弯曲刚度，v为移动荷载的速度，t₀为移动荷载的第1个轴刚进入结构的时刻，t_n为移动荷载的最后一个轴(第n个轴)刚离开结构的时刻，为坐标x_i处的应变时程面积，A_i(t)为长标距应变时程面积；令式(7)变为：可以看出，只要计算出长标距应变时程的面积值就能知道桥梁的刚度分布情况，由于R是一个常数，这里定义为单元刚度系数，用于评估单元刚度分布状况；应变时程沿着桥梁长度方向的积分等于车速与应变时程面积的乘积；只要速度为恒定值，则可以通过应变时程的面积来进行损伤定位，假设第i个单元刚度发生了退化，刚度退化为(EI_i)^*＝(1‑β)×(EI_i)，其中β为刚度退化的程度；β是已知结构初始状态下根据刚度系数计算的损伤程度，利用假定识别出损伤单元为第i个单元，利用其相邻的两个单元的平均值作为初始值进行损伤定量分析，这时等效损伤程度为：