一种基于长标距刚度系数的桥梁损伤识别评估方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及结构及传感监测
，具体是一种基于长标距刚度系数的桥梁损伤识别评估方法。
技术介绍
高速公路桥梁是高速交通系统中的关键结构，承受着恒载活载的同时也可能遭遇人为的和自然灾害。桥梁的突然倒塌会导致生命和财产的重大损失，因此，为了维护公共安全，有必要适当的对高速公路桥梁进行监测和检查。因此，桥梁损伤识别方法的研究吸引了大量的研究者。结构损伤识别是结构健康监测系统的核心。结构损伤识别即是对结构进行检测与评估，以确定结构是否有损伤存在，进而判断损伤的位置和程度，以及结构当前的状况、使用功能和结构损伤的变化趋势等。然而目前的研究还存在一些问题：(1)尽管有很多动态损伤识别方法被提出来，但是结构损伤识别仍然面临很大的挑战。现有的方法都是基于传统的加速度计、位移计和应变计，这些传感器反应的结构信息对于局部损伤不是过于‘宏观’，就是过于‘局部’。频率对局部损伤不敏感，很难反映局部损伤。(2)传统的电传感器存在寿命短、容易受电磁干扰等等缺点在使用过程中需要经常更换。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于长标距刚度系数的桥梁损伤识别评估方法。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术的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：(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。步骤(1)中，对于大跨桥，在桥梁的跨中和支座布置长标距应变传感器进行区域监测；对于中小跨的公路桥，在桥梁底满布长标距应变传感器监测桥梁跨。其中，长标距传感器为长标距光纤光栅传感器或长标距的电阻应变传感器。步骤(4)中，储存每个长标距单元刚度系数形成矩阵，形成桥梁的长标距刚度系数曲线，用于判断桥梁刚度变化情况。步骤(3)中，计算长标距刚度系数需要知道长标距应变时程和传感器的中心坐标，标距应变时程采用长标距传感器获取，传感器中心坐标为传感器中心离支座的距离。有益效果：本专利技术的一种基于长标距刚度系数的桥梁损伤识别评估方法，其采用长标距应变传感器获取桥梁的在车辆荷载下的长标距应变时程曲线，独创性的利用分布式长标距刚度系数作为损伤识别的指标来判定桥梁的损伤程度，利用分布式长标距刚度系数的分布状况能够直观的了解桥梁的刚度分布，本专利技术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，能很好地提取出桥梁结构的刚度分布情况，具有迅速、准确、有效地进行损伤定位和相对损伤程度定量分析，为桥梁的管养维修提供可靠依据。附图说明图1是车辆荷载作用下桥梁示意图；图2桥梁截面图；图3传感器布置图；图4车辆通过时一号梁长标距应变时程；图5完整状况下不同车速下桥梁长标距刚度系数分布图；图6完整状况下归一化长标距刚度系数分布图；图7损伤状态下的归一化长标距刚度系数分布图；图8损伤程度识别结果。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。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：(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。步骤(1)中，对于大跨桥，在桥梁的跨中和支座布置长标距应变传感器进行区域监测；对于中小跨的公路桥，在桥梁底满布长标距应变传感器监测桥梁跨。其中，长标距传感器为长标距光纤光栅传感器或长标距的电阻应变传感器。步骤(4)中，储存每个长标距单元刚度系数形成矩阵，形成桥梁的长标距刚度系数曲线，用于判断桥梁刚度变化情况。步骤(3)中，计算长标距刚度系数需要知道长标距应变时程和传感器的中心坐标，标距应变时程采用长标距传感器获取，传感器中心坐标为传感器中心离支座的距离。本专利技术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，对于如图1所示的梁式结构，坐标xi处的应变影响线方程为 f ( x i ) = ( L - x i ) y x E I L , 0 ≤ x ≤ x i - - - ( 1 ) ]]> f ( x i ) = x i y E I ( 1 - x L ) , x i < x ≤ L - - - ( 2 ) ]]>其中xi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。对于如图1所示的结构在移动荷载作用下坐标xi处的应变响应可以表示成 ϵ i ( x ) = Σ k = 1 n P k f ( x - d k ) - - - ( 3 ) ]]>其中dk(k＝1～n)为第k个车轴距第一个轴距的距离(其中d1＝0)，(桥长为L，移动荷载一共有n个轴，第i个轴重为Pi)，x为第一个车轴距左边支座的距离，则本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。2.根据权利要求1所述的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：步骤(1)中，对于大跨桥，在桥梁的跨中和支座布置长标距应...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴刚，吴必涛，杨才千，何一，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32