[发明专利]一种基于倾角斜率的梁结构损伤识别方法

说明书

本发明公开了一种基于倾角斜率的梁结构损伤识别方法，其步骤如下：对损伤前和损伤后的梁结构分别施加相同的荷载，获得梁结构损伤前和损伤后的实测倾角曲线；对梁结构损伤前和损伤后的倾角曲线求斜率，通过倾角斜率差进行损伤定位；通过梁结构损伤前和损伤后的倾角斜率相对变化进行损伤程度定量分析；若梁结构为超静定结构，则采用一组正交荷载分别作用于损伤前和损伤后的梁结构，得到多个荷载作用下的倾角斜率差，取倾角斜率绝对值差求和进行损伤定位和定量分析。本发明可对梁结构损伤进行准确定位与定量分析，应用于梁结构的损伤评估。

技术领域

本发明属于梁结构健康监测领域，具体涉及一种基于倾角斜率的梁结构损伤识别方法。

背景技术

近些年来我国旧桥越来越多，出现的问题也日益显著。既有桥梁很多已不能满足功能性需求，桥梁断裂、坍塌等安全事故时有发生，土木工程领域学者逐渐意识到对桥梁结构进行健康监测和安全评估的重要性，并研究了各种损伤识别技术。结构损伤识别是桥梁结构健康监测系统的重要组成部分，目前主要有两大类损伤识别方法，一类是基于动力参数的损伤识别方法，主要通过结构模态(振动频率和振型)的变化判断结构损伤，此类方法对测点数量、传感器测量精度、模态参数识别方法等要求较高。另一类方法是基于静力参数的损伤识别方法，基于静力参数的结构损伤识别方法可有效避免质量、特别是阻尼等的不确定性影响。同时由于目前测量设备和技术已先进成熟，用较低成本即可得到结构相当准确的测量值，因此，基于静力参数的结构损伤识别技术受到广泛的研究。

基于静力参数的结构损伤识别技术研究较多的指标为基于挠度、静力应变以及支座反力影响线指标等，但基于挠度、静力应变以及支座反力等参数的结构损伤识别计算较为复杂。

发明内容

为了解决梁结构损伤识别的上述技术问题，本发明提供一种基于倾角斜率的梁结构损伤识别方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤：

(1)对损伤前和损伤后的梁结构分别施加相同的荷载，获得梁结构损伤前和损伤后的实测倾角曲线；

(2)计算梁结构损伤前和损伤后的倾角斜率，根据倾角斜率差进行损伤定位；

(3)根据梁结构损伤前和损伤后的倾角斜率的相对变化进行损伤程度定量分析；

(4)若梁结构为超静定结构，则采用一组正交荷载分别作用于损伤前和损伤后的梁结构，得到多个荷载作用下的倾角斜率差，取倾角斜率绝对值差求和进行损伤定位和定量分析。

具体的，步骤(2)中，倾角斜率θ′通过相邻两测点的倾角进行计算：

其中，θ为倾角，下标i为测点号，ε为测点i-1到测点i的间距。

进一步，步骤(2)中，倾角斜率差损伤定位指标DI为：

其中，θ′_iu、θ′_id分别为第i测点结构损伤前和损伤后荷载作用下的倾角斜率，n为测点数目，1号测点布置于梁结构一端，n号测点布置于梁结构另一端，测点数目连续，从1到n依次增加，i大于等于2且小于等于n。

具体的，步骤(3)中，结构损伤程度的计算为：

D_e＝[0 D_e2 … D_ei … D_en]；

其中，D_ei为第i测点识别的测点i-1、测点i之间的单元损伤程度；

i测点损伤程度计算为：

进一步的，步骤(4)中，对超静定结构，所取的正交荷载使各荷载作用下倾角斜率曲线零点的相隔距离最大。