[发明专利]一种基于应力比重的桥梁横向联接实时评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于应力比重的桥梁横向联接实时评估方法。

背景技术

近几年来，梁桥的健康监测及损伤识别得到了广泛的研究。中国专利申请200910053434.7提出了一种基于动测法的偏心直线预应力混凝土梁桥承载力评估方法，通过对桥梁结构进行强迫振动，获取单点振动响应，通过数值优化手段，并用数值计算的结果对结构健康状态进行识别与承载力评估。中国专利申请201210062742.8提出了一种评价板梁桥铰缝损伤程度的方法，利用铰缝相对位移与铰缝剪力及铰缝刚度之间的关系，根据桥梁静载试验中的荷载大小、位置及实测板梁挠度等信息得到铰缝剪力和铰缝刚度，从而定量地评判铰缝的损伤程度。此类梁桥的损伤评估技术均需借助荷载试验，这不仅耗费大量的人力物力，准备工作比较繁琐，而且试验周期较长，需要封闭交通，由此带来了诸多不便，在实际运用中存在着较大的局限性。中国专利申请201310148682.6提出了一种基于裂缝开展高度的桥梁损伤评估预警方法及预警系统，通过监测梁桥主梁上的裂缝开展高度来对结构进行损伤评估。中国专利申请201110326223.3发明了一种铰接板梁桥铰缝检测方法及监测装置，通过将电阻式位移计安装于铰缝处，通过监测铰缝两侧的板梁的竖向位移相对值，并与可允许范围对比进行铰缝损伤评估。此类损伤评估的技术和手段需借助独立的物理量监测装置及外部电源，成本较高，且系统服役的耐久性也有待验证。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于应力比重的桥梁横向联接实时评估方法，以克服现有技术存在的需借助独立的物理量监测装置及外部电源、成本较高等上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种基于应力比重的桥梁横向联接实时评估方法，包括以下步骤：

1）在跨中梁底安装光纤光栅应变传感器。

2）通过系统集成，实时获取梁底应变分布信息。

3）将实时获取的应变数据点进行高斯平滑处理，然后再对这条光滑曲线通过导数判别法捕捉荷载引起的应变峰值，获取车辆荷载通过时梁底的应变增量，进而得到各片梁分别对应的应力比重，视为实测值。

4）利用数值仿真技术对该上部结构进行损伤模拟，得到健康状态下以及横向连接的不同部位，发生不同程度损伤时的各片梁应力比重的变化趋势以及范围，视为计算值，在数值仿真的结果判别中，选取荷载所在半边的主梁应力比重作为特征参数，通过两个边梁应力比重的大小进行荷载位置的判别。

5）比较实测应力比重与计算应力比重的大小，获取横向联接的损伤程度，并根据与理论计算结果的对比，将损伤程度按仅湿接缝损伤、仅中横隔梁损伤以及多横隔梁损伤归为轻度损伤、中度损伤和重度损伤三类，所述应力比重为无量纲值，大小由荷载在横向的位置、横向联接的刚度决定。

下面对应力比重可反映装配式梁桥的横向联接损伤状况进行证明：

设应力比重为Si。

1）若结构某点的截面的内力影响面用双值函数h(x , y)来表示，则该面的内力值可表示为S=P×h(x , y)。对于某根主梁某一界面的内力值可表示为：

    (式1)

式1中  S为某根主梁某一截面的内力值；

h₁(x)为单梁在桥面纵向（x轴方向）某一截面的内力影响线；

h₂(y)为单位荷载沿桥面横向（y轴方向）作用在不同位置时，某梁所分配的荷载比值变化曲线，也称作某梁的荷载横向分布影响线。

即表示当P作用于a(x , y)点时沿横向分布给某梁的荷载，以表示，则定义max= m，其中P为轮轴重，m为横向分布系数，它直接反映了横向连接的刚度强弱。

2）设装配式桥梁中指定分析截面为Ω，令其内力为S*，当横向由n片主梁构成时，每一片主梁Ω截面的梁底正应力为确定每一片主梁Ω截面的梁底正应力：

        (式2)

式2中 σ_i为某根主梁在Ω截面处的梁底正应力；

       S^*为第i根主梁在在Ω截面处的弯矩值；

       K_i为与第i根主梁材料特性及截面惯性矩有关的刚度系数。

通常装配式桥梁各片中梁的截面几何特性是一致的，边梁截面稍有差异，但是差异主要由翼缘长度不同引起，且绝对数值较小，此处截面差异对刚度影响忽略不计，材料特性也认为是一致的，则上式的就可以用统一的刚度系数来替代。

将(1)式代入(2)式得到：