[发明专利]一种快速测定桥梁冲击系数的方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程桥梁结构检测领域，具体涉及一种快速测定桥梁冲击系数的方法。

背景技术

桥梁冲击系数是指汽车过桥时对桥跨结构产生的竖向动力效应的增大系数。桥梁冲击系数的检测对桥梁设计及维修加固具有极其深远的意义，如果不能准确地检测桥梁结构的冲击系数，导致新型桥梁设计不合理或旧桥维修加固不及时，会造成车辆荷载引起桥梁破坏现象，严重时还发生重大事故，造成人民生命财产的损失。桥梁冲击系数的检测是桥梁动力反应测定的一个重要方面，可直接用于评定在役桥梁的行驶舒适性。

冲击系数在国内外的桥梁设计规范中，均以车荷载竖向静力效应乘以一个增大系数(1+μ)作为汽车荷载动力作用的总竖向荷载效应。在现行各国桥梁设计规范中，冲击系数多是根据桥梁结构随跨径或加载为递减函数或基频单一函数来计算。我国《公路桥梁设计通用规范》(JTG D60-2004)中虽然已明确指出动力系数与车辆特征、车速、桥面平整度及桥跨结构自身的动力特性有关，但也未能充分体现这些因素的影响，只考虑了桥梁结构的动力特性，也只考虑了桥梁结构基频这个单一参数，与实际情况有一定差距。

现在常用的冲击系数检测的方法有动应变法、电测位移计测试法、光电挠度仪测试法。现有技术下动应变法测量精度较差，获得的冲击系数难以用到工程实际。因此，目前主要采用基于位移测试的检测方法。虽然电测位移计可以直接测出动位移，但需要安装在不动的落地支架上，对桥下要求较高，很多地方不易实现；安装在桥梁下方空地上的光电挠度仪虽然无需固定不动的落地支架，但需要在跨中截面底部安装棱镜，十分不便，并且设备费用昂贵不利于推广。

发明内容

本发明针对现有技术存在电测位移计可以直接测出动位移，但需要安装在不动的落地支架上，对桥下要求较高，很多地方不易实现；光电挠度仪虽然无需固定不动的落地支架，但需要在跨中底部安装棱镜，十分不便，并且设备费用昂贵不利于推广等问题，提出一种快速测定桥梁冲击系数的方法。

本发明的技术方案是：一种快速测定桥梁冲击系数的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、测得加载车不同车速下桥梁跨中截面主梁的竖向振动速度信号：加载车辆以不同的车速按指定车道匀速通过桥梁，采用安装在主梁底面的低频拾振器测得桥梁结构跨中截面在不同车速下的竖向振动速度信号；

步骤二、在频域内对速度信号积分得到位移信号，即桥梁的动挠度曲线：对采集到的速度时域信号进行带通滤波降噪处理，然后通过FFT变换得到速度的频域信号，接着在频域内对速度的频域信号积分得到位移时域信号的FFT变换，最后采用FFT逆变换得到位移信号的时间历程，即桥梁跨中截面的动挠度曲线；

步骤三、确定桥梁跨中截面的动挠度最大值根据积分得到的动挠度曲线，在挠度最大值处取最大的波峰与波谷的绝对值的均值，作为桥梁结构跨中截面在不同车速下的最大动挠度值

步骤四、测得桥梁跨中截面的最大静挠度为y₀：利用移动荷载分析结果，将加载车荷载按跨中截面挠度最大的加载方式加载，试验测得桥梁跨中截面的最大静挠度为y₀；

步骤五、得到不同车速下的桥梁冲击系数均值：把得到的最大动挠度值和最大静挠度为y₀，代入冲击系数计算公式得到桥梁结构跨中截面在不同车速下的冲击系数。

所述的快速测定桥梁冲击系数的方法，所述步骤一、步骤四的加载车辆相同，加载车道相同。

所述的快速测定桥梁冲击系数的方法，所述步骤一、步骤四所测的最大动挠度与最大静挠度为桥跨同一部位，即跨中截面的同一位置处。

所述的快速测定桥梁冲击系数的方法，所述步骤四，最大静挠度y₀测试优先采用高精度水准仪测量，当桥下安装条件容许时，也可采用机械式静态位移传感器测量,或者采用机械式静态位移传感器测量。

本发明的有益效果是：1、本发明采用的速度传感器可直接在桥面上测试，避免了现有检测技术对桥下环境要求的影响；水准仪可布置在测试桥梁外任何位置，没有明显的振动与干扰，也避免了现有检测技术对桥下环境要求的影响；

2、本发明采用基于带通滤波的频域积分算法，可以很好的去除低频趋势项和高频干扰噪声，有效减少了速度到位移振动信号转化过程中的失真现象。