[发明专利]一种基于长标距光纤光栅传感器的系杆拱桥挠度识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对系杆拱桥进行变形分布识别的方法，可实现对系杆拱桥变形分布的有效、实时监测。

背景技术

挠度变形分布是结构性能评估的最重要的指标之一。然而，现有的位移传感器在测量结构变形方面，尤其是大跨桥梁，仍然面临着许多问题。接触式位移传感器需要有一个固定的位置，而且其复杂的设备安装对大跨结构也是一个挑战；非接触技术虽然能够提高精确、有效地测量，但同时也受到多种因素的影响。以GPS技术为例，GPS技术具有有效、快速、自动和全天候操作的优势，但却受限于低采集频率，并且其精度依靠多种因素如采样频率，卫星覆盖范围，大气效应和GPS数据处理方法等的影响。基于此，近年来发展了多种间接获得结构变形的研究。二次积分加速度测量去获得位移是最常用的方法，但它对观测噪声很敏感。应变测量被用于计算结构的变形分布，然而缺点是使用的应变片输出点式应变，不能反映结构的局部损伤除非应变片精确覆盖在损伤区域。不同于大多数光纤光栅(FBG)传感器，一种长标距FBG传感器被开发，它展现了长标距的特性，可以彼此相互连接用于分布传感。它可以精确测量标距长度从几厘米到几米的平均应变，并且覆盖测量整个结构的全部或一些区域。基于长标距传感器的优势，一种改进的共轭梁法根据测量的平均应变去计算结构的变形分布。这种方法能够成功识别简单结构的变形分布，但是却不适用于承受复杂应力状态的系杆拱桥结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种能够简单有效的识别系杆拱桥挠度变形分布的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于长标距光纤光栅传感器的系杆拱桥挠度识别方法，其特征在于，步骤为：

1)、传感器的布置：在系杆拱桥的系梁的底部延长度方向布置一个连续的长标距光纤传感器，在系杆拱桥的系梁的顶部沿长度方向不同位置的三个单元上分别布置一个长标距光纤传感器；

2)、数据采集：采集布置在系梁的底部和顶部的长标距光纤传感器获取的应变数据；

3)、数据处理：

31)根据步骤二获取的每个单元顶部和底部的应变数据计算出每个单元处的轴向应变：

ϵNi=ϵbi+ϵai2,i=1,2,3]]>

式中：ε_Ni是系梁第i截面的轴向应变，ε_bi是系梁第i截面底部应变，ε_ai是系梁第i截面顶部应变；

32)根据计算出的每个单元处的轴向应变，采用抛物线拟合的方式得到整根系梁上的轴向应变；

33)根据拟合得到的整根系梁上的轴向应变计算整根系梁上的弯曲应变：

ε_Mi＝ε_bi-ε_Ni

式中：ε_Mi是第i截面的弯曲应变，ε_bi是第i截面底部实测应变，ε_Ni是拟合出的第i截面的轴向应变；

34)根据得到的弯曲应变计算出系杆拱桥的系杆挠度y_i：