[发明专利]基于位移影响线曲率差分的等截面梁结构损伤识别方法

说明书

本发明公开了一种基于位移影响线曲率差分的等截面梁结构损伤识别方法，步骤如下：对梁结构设置测点并施加移动荷载，获得梁结构测点处的位移影响线；对测点处的位移影响线求曲率并进一步做差分，通过位移影响线曲率差分曲线的突变进行损伤定位；进一步通过梁结构上测点的位移影响线曲率差分变化进行损伤程度定量；本发明不需要梁结构未损伤前的信息，只需要在梁结构上设置部分测点，对测点数目要求少，节省了监测传感器的用量，可对等截面梁结构损伤进行准确定位与定量，应用于等截面梁结构的损伤评估。

技术领域

本发明涉及等截面梁结构损伤检测技术领域，特别涉及一种基于位移影响线曲率差分的等截面梁结构损伤识别方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，目前我国的桥梁数量也在飞速增加。桥梁不仅与交通相关，更与社会的经济发展和人民生命安全紧密相连。桥梁在服役期间，受荷载和环境的作用难免部分桥梁结构会产生损坏，故需要对桥梁状态和性能进行检测，以判断桥梁的健康状况。目前，损伤识别的主要方法可以分为两大类，一类是基于动力参数的方法，利用结构的固有频率、刚度矩阵和模态振型等因子的变化情况来判断结构的损伤；另一类是基于静力参数的方法，通常是对结构施加静力荷载，然后测量支座反力、梁上的转角、挠度、应变等因子来识别损伤的位置和损伤程度。第一类方法对仪器的精度要求较高，且存在一些如阻尼等不确定因素的影响；第二类方法的使用条件没有第一类苛刻，而且在技术和设备方面也比较成熟、测量结果也具有一定的精度。因此，基于静力参数的方法得到了广泛的研究。

基于静力参数的结构损伤识别技术研究的大部分方法都要用到损伤前的信息，对于较早修建的桥梁可能无法提供损伤前的信息，而基于位移影响线曲率差分的损伤识别方法不需要损伤前的信息便可实现损伤识别，随着测量位移传感器技术的进步，位移影响线曲率差分有望应用于结构的损伤识别中，目前，鲜见不需要损伤前信息的有关位移损伤识别相关的文献报道。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种算法简单、成本低的基于位移影响线曲率差分的等截面梁结构损伤识别方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于位移影响线曲率差分的等截面梁结构损伤识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在梁结构各跨跨内设置测点，对梁结构施加移动荷载，获得各测点的位移影响线；

(2)对梁结构位移影响线求曲率并进一步求差分，通过位移影响线曲率差分曲线的突变进行损伤定位；

(3)通过梁结构损伤定位并用损伤跨的测点位移影响线曲率差分变化，进行损伤程度定量。

上述基于位移影响线曲率差分的等截面梁结构损伤识别方法，步骤(1)中，在实际过程中，为了减少移动荷载的加载次数和相应位移影响线数据的数量，可使移动荷载按等间距加载，并通过依次记录各测点的位移值，得到数据较少的位移影响线。

上述基于位移影响线曲率差分的等截面梁结构损伤识别方法，步骤(2)中，位移影响线曲率w″通过中心差分计算得到：

其中，下标i为移动荷载加载在节点上的节点号，w_i″为移动荷载作用于i节点位置的位移影响线曲率，ε为节点i-1到节点i的间距与节点i到节点i+1间距值的平均值(通常各相邻节点的间距相同)，w_i为移动荷载作用于i节点时的位移值。

上述基于位移影响线曲率差分的等截面梁结构损伤识别方法，步骤(2)中，位移影响线曲率差分损伤定位指标D为：

D＝[D₂ D₃ … D_i … D_n-1 D_n]