[发明专利]一种基于分布式光纤监测的大型悬索桥钢箱梁全长位移分布测量方法

说明书

本发明提出了一种基于分布式光纤监测的大型悬索桥钢箱梁全长位移分布测量方法，属于结构健康监测技术领域。所述测量方法包括：步骤一、将分布式应变和温度传感光缆沿长度方向布设在钢箱梁内底板上并覆盖钢箱梁全长；步骤二、测量钢箱梁底板的全长应变分布，并消除温度效应；步骤三、对钢箱梁底板的全长应变分布进行二次积分计算，获得包含一个待定参数C_m的钢箱梁全长位移分布函数；步骤四、在钢箱梁上布设至少一个GPS位移传感器，使用GPS位移传感器测量的数据求解钢箱梁位移分布函数中的待定参数C_m，进而获得钢箱梁全长位移分布的测量结果。所述测量方法极大丰富了大型悬索桥钢箱梁位移测量信息，有助于提升大型悬索桥桥梁安全检测结果的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种基于分布式光纤监测的大型悬索桥钢箱梁全长位移分布测量方法，属于结构健康监测技术领域。

背景技术

大型悬索桥是陆路交通网的关键节点，以其超长的跨越能力，在跨海和跨江等需要保证通航的交通节点位置起到至关重要的连接作用，往往是连接两地的必经要道。大型悬索桥的结构安全关系到区域交通的命脉，一旦结构出现严重损伤导致通行受阻，将为区域经济发展带来巨大损失。因此，对大型悬索桥进行定期结构安全检测，及时发现并修复结构早期的微小损伤，是大型悬索桥安全服役的重要保障。在大型悬索桥的结构体系中，钢箱梁是核心的组成部分，钢箱梁构成桥梁主梁，形成车辆行驶的通道，承受车辆荷载，并传递给吊索、主缆、桥塔和基础等其它桥梁受力部分。因此钢箱梁的结构行为可以反映出整个悬索桥结构体系的安全状态，是大型悬索桥在桥梁检测中的重要指标。大型悬索桥的钢箱梁安全检测一般采用车辆荷载试验方法，其中变形量检测是重要的检测项目。通过在桥面上多个位置施加特定车辆荷载，测量对应的钢箱梁位移响应，并将实际测量值与钢箱梁设计容许位移值进行对比，进而对钢箱梁的结构安全状态进行评估。但是，目前在桥梁监测中，钢箱梁的位移测量一般采用离散的点式位移传感器，例如GPS位移传感器和连通管式位移传感器等，此类位移测量方法存在测点偏少的严重缺陷，在千米级长度的大型悬索桥钢箱梁上往往只有十几个位移测量点，其它位置的位移响应则均无法获得，因此存在大量位移盲区。大量位移盲区的存在会降低桥梁检测的可靠性，在传感器未覆盖的区域，钢箱梁的异常位移响应可能被遗漏，增加了结构的安全风险隐患。并且，大型悬索桥钢箱梁上稀少数量的离散位置的位移信息无法准确反映出钢箱梁全长的位移分布模式，无法与桥梁的设计变形模式进行准确比较，进一步丢失了有价值的结构状态信息。因此，亟需发展可以覆盖大型悬索桥全长距离的，可以测量连续位移分布信息的钢箱梁位移测量方法，提升桥梁安全监测的可靠性，保障桥梁的安全服役。

发明内容

为了解决大型悬索桥结构检测中，现有钢箱梁位移测量方法测点数量偏少和连续位移分布无法测量的问题，本发明提出了一种基于分布式光纤监测的大型悬索桥钢箱梁全长位移分布测量方法。所采取的技术方案如下：

一种基于分布式光纤监测的大型悬索桥钢箱梁全长位移分布测量方法，所述测量方法的步骤包括：

步骤一、将分布式传感光缆沿长度方向布设在钢箱梁内底板上，所述分布式传感光缆覆盖钢箱梁全长；

步骤二、使用长距离高空间分辨率分布式光纤传感测量方式对钢箱梁底板的全长应变分布进行测量，并且在测量过程中消除温度效应；

步骤三、基于平截面假定，并以钢箱梁悬索桥两端支座位移为零作为边界条件，对传感光缆应变分布进行二次积分计算，获得包含一个待定参数C_m的钢箱梁全长位移分布函数；

步骤四、在钢箱梁上至少布设一个GPS位移传感器，使用GPS位移传感器检测的数据求解获取钢箱梁位移分布函数中的待定参数C_m，进而获得钢箱梁全长位移分布的测量结果。

进一步地，所述分布式传感光缆的位置为钢箱梁截面的对称轴中心，穿过底板加劲肋与横隔板之间的空隙沿顺桥向布设。

进一步地，步骤二所述钢箱梁底板的全长应变分布测量的具体过程包括：