一种桥梁挠度的检测方法技术

本发明专利技术一种桥梁挠度检测方法，包括如下步骤：a.获取桥梁上多个指定点对应的多个所述倾角值，b.基于多个所述倾角值拟合倾角函数f(x)；c.根据公式获得待测点的挠度值I，其中，区间[a，b]为所述倾角函数的起始点与待测点组成的区间。本发明专利技术采用直接积分法对倾角仪测得的截面倾角值进行处理，力学概念清晰，方法简便，而且准确度优于最小二乘法，同时除了截面转角与截面位置外不需要获取其它桥梁信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于桥梁检测领域，具体涉及一种桥梁挠度检测方法。
技术介绍
桥梁的挠度用于衡量桥梁的弯曲变形大小，通过检测桥梁的挠度可以体验桥梁的设计和施工质量，同时通过定期或者实时监测桥梁特定位置的挠度变化，还可以了解桥梁刚度的变化情况，从而监测桥梁结构的健康状态。传统的桥梁挠度测量方法主要有GPS法、全站仪法、传统的水准测量法、连通管或者压力变送器法，近年来，倾角仪法逐步应用于桥梁的挠度检测，其基本原理是通过测得桥梁若干截面的若干倾角值，并通过算法对若干倾角值进行处理得到桥梁挠度。现有的算法将若干倾角值作为约束条件，通过以下几种方式进行处理：1)采用一组基函数的线性组合来拟合桥梁挠度函数；2)采用幂函数作为基函数来拟合桥梁挠度函数；3)采用振型函数作为基函数来拟合桥梁的挠度函数，但上述几种方式的本质均是采用最小二乘法求出一组最优解，并将最优解作为桥梁的挠度值，其缺陷有二：一、该最优解实际上是针对若干倾角值的最优解，而倾角值的最优解并不一定是挠度值的最优解；二、上述方法都涉及到复杂的数学计算，其首先需要对被测桥梁的特征值和特征向量求解，这在一定程度上增加了倾角仪法的推广难度。
技术实现思路
针对现有技术存在的技术缺陷，本专利技术的目的是提供一种桥梁挠度检测方法，包括如下步骤：a.获取桥梁上多个指定点对应的多个所述倾角值；b.基于多个所述倾角值拟合倾角函数f(x)；c.根据公式获得待测点的挠度值I，其中，区间[a，b]为所述倾角函数的起始点与待测点组成的区间。优选地，所述步骤c包括如下步骤：c1.对所述倾角函数的起始点与待测点组成的区间[a，b]作2n等分，则步长等分点xi＝a+ih，其中，i＝0，1，2，…2n，n≥1且n为整数；c2.基于二次插值法对公式进行转换得到新公式并基于所述新公式获得所述待测点的挠度值I。优选地，在所述步骤c2之后执行如下步骤：c3.对n进行m次取值获得1、2…m；c4.基于1、2…m重复执行m次步骤c1和c2获得m个所述待测点的挠度值I1、I2…Im；c5.分别计算I2…Im与I1的差值绝对值得到m-1个误差值，将m-1个误差值中的最小误差值对应的挠度值作为优选挠度值。优选地，所述指定点为如下的一种：-当桥梁为简支梁时，多个所述指定点为四等分点；-当桥梁为连续梁或悬索桥时，多个所述指定点为六等分点；-当桥梁为拱桥或者斜拉桥时，多个所述指定点为八等分点。优选地，所述步骤b为如下步骤：b1.以所述桥梁的梁跨[0，L]作为区间，以所述梁跨的n等分点作为所述指定点，使用二次插值法基于多个所述倾角值拟合所述倾角函数f(x)，则步长梁端及等分点xi＝ih，其中，i＝0，1，2，…n，n≥4且n为整数；相应地，则所述步骤c为如下步骤c3或者步骤c4：c3.通过公式计算所述桥梁在第i等分点处的挠度值Ii，其中，i为偶数，且或者c4.通过公式计算所述桥梁在第i等分点处的挠度值Ii，其中，i为奇数，且本专利技术采用直接积分法对倾角仪测得的截面倾角值进行处理，力学概念清晰，方法简便，而且准确度优于最小二乘法，同时除了截面转角与截面位置外不需要获取其它桥梁信息。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出了本专利技术的具体实施方式的，桥梁挠度检测方法的流程图；图2示出了本专利技术的一个实施例的，桥梁挠度检测方法的流程图；图3示出了本专利技术的一个实施例的，桥梁挠度检测方法的流程图；以及图4示出了本专利技术的一个实施例的，桥梁挠度检测方法的流程图。具体实施方式对力学上的欧拉梁来说，梁的挠度、截面倾角和中面曲率之间的关系都是微分和积分的关系，具体地，桥梁挠度函数的一阶导数就是桥梁上一个待测点的倾角函数，桥梁挠度函数的二阶导数就是桥梁中点的曲率函数，相应地，桥梁中点的曲率函数的一次积分就是待测点的倾角函数，待测点的倾角函数的一次积分就是桥梁挠度函数。更为具体地，在实际应用中，通过倾角仪测出桥梁若干指定点的若干倾角值，然后基于若干倾角值画出倾角值-桥梁长度的近似分布图，该近似分布图对应的即为倾角函数，然后对该倾角函数进行一次积分即可得到桥梁挠度函数。基于以上理论，图1示出了本专利技术的具体实施方式的，桥梁挠度检测方法的流程图，包括如下步骤：首先执行步骤S101，获取桥梁上多个指定点对应的多个所述倾角值。具体地，通过将倾角仪布置在桥梁上的多个指定点处，之后对桥梁施加载荷，并通过倾角仪测出多个指定点对应的多个所述倾角值。进一步地，执行步骤S102，基于多个所述倾角值拟合倾角函数f(x)。具体地，本领域技术人员理解，所述倾角函数的自变量为桥梁的长度，因变量为倾角值，且所述倾角函数为非线性函数，通过曲线拟合的方式生成所述倾角函数。更为具体地，较为简便的方式是通过matlab软件拟合所述倾角函数，本领域技术人员可以结合matlab软件的使用方式实现本步骤。进一步地，执行步骤S103，根据公式获得待测点的挠度值I，其中，区间[a，b]为所述倾角函数的起始点与待测点组成的区间。具体地，在实际应用中，通常需要使用计算机对本步骤中的公式进行计算，以确定定积分的值，其称为数值积分。本领域技术人员理解，数值积分最有效的算法是插值型求积公式，其分为两种，一种是等距节点下的求积公式，包括梯形求积公式、辛普森求积公式以及柯斯特求积公式，另一种是非等距节点下的求积公式，包括高斯型求积公式。具体地，梯形求积公式对不超过1次的多项式是准确成立的，辛普森求积公式对不超过3次的多项式是准确成立的，柯斯特求积公式对不超过5次的多项式是准确成立的，而对于受集中力或者按线性变化的均布载荷的欧拉梁的挠曲线都可以用不超过4次的多项式表示，相应地，其倾角值可以用不超过3次的多项式表示，因此优选地，通过辛普森求积公式对步骤S103中的数值积分进行计算，具体详见以下描述。作为本专利技术的实施例一，图2示出了一种桥梁挠度检测方法的流程图，具体地，图2中的步骤S201和步骤S202可以参考前述步骤S101和步骤S102，在此不予赘述。进一步地，在执行步骤S201和步骤S202后，执行步骤S203，对所述倾角函数的起始点与待测点组成的区间[a，b]作2n等分，则步长等分点xi＝a+ih，其中，i＝0，1，2，…2n，n≥1且n为整数。具体地，通过本步骤可以将区间[a，b]分割为若干小区间，所述小区间可以表示为[x2k-2，x2k]，其中x2k-1为中点，k＝1，2，…n。更为具体地，通过分别计算若干所述小区间的数值积分再进行求和，作为公式的结果。进一步地，执行步骤S204，基于二次插值法对公式进行转换得到新公式并基于所述新公式获得所述待测点的挠度值I。本领域技术人员理解，二次插值法的基本过程为：通过一个二次差值多项式近似表达原函数，具体到本实施例，例如k＝1，2，3，当k＝1时，其对应的小区间为[x0，x2]，则x0、x1、x2对应的函数值为f0、f1、f2，进一步地，基于x0、x1、x2以及f0、f1、f2生成二次插值多项式，并以该二次插值多项式近似表达在小区间[x0，x2]上的函数f(x)，相应地，在小区间[x0，x2]上的数值积分则转换为本领域技术人员理解，具体的转换过程是一个数学推导过程，本领域技术人员可以结合现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桥梁挠度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：a.获取桥梁上多个指定点对应的多个所述倾角值，；b.基于多个所述倾角值拟合倾角函数f(x)；c.根据公式获得待测点的挠度值I，其中，区间[a，b]为所述倾角函数的起始点与待测点组成的区间。

【技术特征摘要】
1.一种桥梁挠度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：a.获取桥梁上多个指定点对应的多个所述倾角值，；b.基于多个所述倾角值拟合倾角函数f(x)；c.根据公式获得待测点的挠度值I，其中，区间[a，b]为所述倾角函数的起始点与待测点组成的区间。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤c包括如下步骤：c1.对所述倾角函数的起始点与待测点组成的区间[a，b]作2n等分，则步长等分点xi＝a+ih，其中，i＝0，1，2，…2n，n≥1且n为整数；c2.基于二次插值法对公式进行转换得到新公式并基于所述新公式获得所述待测点的挠度值I。3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，在所述步骤c2之后执行如下步骤：c3.对n进行m次取值获得1、2…m；c4.基于1、2…m重复执行m次步骤c1和c2获得m个所述待测点的挠度值I1、I2…Im；c5.分别计算I2…Im与I1的差值绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素娟，王勤，蒋洪新，龚振球，史家钧，
申请(专利权)人：上海同济建设工程质量检测站，
类型：发明
国别省市：上海;31