[发明专利]一种基于反分析的PC简支梁桥预应力损失识别方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种基于反分析的PC简支梁桥预应力损失识别方法，属于服役桥梁实际状态分析技术领域。

背景技术

对服役多年的PC混凝土简支梁桥而言，在汽车荷载、温度、混凝土收缩徐变等作用的共同影响下，梁体强度、刚度退化程度日益严重，已对其安全性、使用性、耐久性构成严重威胁。通过调查发现，此类桥梁主要病害表现为裂缝的不断出现、扩展，梁体下挠现象明显。为此，国内外学者对此类病害进行了深入地研究。分析表明，其中梁体预应力损失是引起预应力桥梁结构开裂、下挠的主要因素之一。目前，对梁体预应力损失的成因、组成、解决措施等方面的研究比较多，同时，国内规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)给出了预应力损失各项的理论计算公式。但对在役PC混凝土简支梁桥而言，需要考虑桥梁结构服役期间的实际状态，不能通过简单地套用理论计算公式得到不同时间点梁桥结构的预应力损失值。目前，国内外针对预应力桥梁结构预应力损失识别方面的相关研究还比较少。如何跟踪并准确预测桥梁服役期间梁体预应力损失是急需解决的一个工程实际问题。

20世纪70年代末，岩土工程领域提出了以现场实测得到的反映结构力学行为的应力、应变、位移等物理量为依据的反分析法。反分析法不但可以用于结构模型辨识，还可以用于结构参数辨识。结构模型辨识是通过观测信息的变形规律辨识出与结构实际变形规律最接近的最优模型。结构参数辨识是根据结构的应力应变关系，建立反演模型，分析到模型参数、几何参数、初始应力等物理力学参数。利用反分析方法可以获取实际结构真实的技术参数，以便利用分析得到的参数更加可靠、准确地分析结构的应力、位移等，并对结构使用期间的力学行为进行实时预报，同时，可以存在的问题反馈到结构设计、施工，进而更好地指导设计、施工等过程。但是这种方法分析过程比较复杂，耗时长，受现场条件及室内试验条件限制，具有局限性，实际应用难度很大。

发明内容

因此，针对现有技术的上述不足，本发明皆在提供一种准确、可靠，可以跟踪并准确预测桥梁服役期间梁体预应力损失的基于反分析的PC简支梁桥预应力损失识别方法，所述方法为，

建立有限元模型，以PC简支梁桥预应力损失作为待求参数，初始向量化PC简支梁桥预应力损失，进行有限元分析计算；

根据有限元分析计算结果，结合梁体实测挠度值，进行反分析计算，计算目标函数，判断是否收敛；

如果收敛，则输出PC简支梁桥预应力损失识别结果；

如果不收敛，则返回有限元模型进行迭代计算。

进一步的，所述方法中反分析计算的目标函数为，

式中，k为梁体实测挠度数量；u_i为梁体挠度观测值；v_i为梁体挠度模拟计算值。

进一步的，所述方法中以一束钢绞线所产生的预应力损失作为待求参数。

进一步的，所述方法中梁体实测挠度数量大于待求参数数量。

本发明的有益效果在于：本发明提出的以反分析理论的PC混凝土简支梁桥预应力损失识别分析方法，以桥梁结构服役期间的实际状态为出发点，避免了采用理论计算计算与结构实际状态存在的偏差问题，更加符合情况，计算结果也更加准确、可靠。此外，该方法也避免了采用室内试验或现场试验进行预应力桥梁结构预应力损失测试存在的局限性，弥补上述各种方法的不足。本发明提出的方法为在役预应力桥梁结构预应力损失识别提供了一条新的思路，可为其损伤评价提供可靠的分析参数，具有重要的工程实用价值。

附图说明

图1为本发明反分析方法流程图；

图2为实施例1中有限元模型示意图；

图3至图8分别为实施例1中观测时间为A、B、C、D、E、F时的预应力损失迭代变化规律示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：

本发明提出的以反分析理论为基础，根据PC混凝土简支梁桥服役期间实测挠度值进行预应力损失识别时，可以解决桥梁结构实际状态与理论计算公式之间脱节的问题，更加符合实际情况，计算结果也更加准确、可靠。

采用本发明提出的方法进行预应力损失识别时，通过提高观测精度来控制观测数据准确性的影响，此外，采用本发明进行桥梁结构预应力损失识别时，能够得到梁体综合预应力损失，在桥梁结构整体分析计算时可以满足要求。

反分析基本原理为：