[发明专利]一种识别桥梁结构刚度损伤的系统

摘要

本发明属于桥梁结构工程技术领域，具体来说，涉及到一种识别桥梁结构刚度损伤的系统。本发明所述的识别桥梁结构刚度损伤的系统包括桥梁、外荷载施加装置和位移计，所述外荷载施加装置设置在桥梁的受力部位；所述位移计成对安装在桥梁受力部位的关心截面上下缘；所述位移计在每跨桥梁上的个数至少为8对。本发明所述的识别桥梁结构刚度损伤的系统操作简单，易于被工程技术人员掌握，对测试结果采用矩阵法进行处理，计算得到的各损伤参数值结果准确可靠，可适用于桥梁及结构工程施工和运营过程中的质量鉴定或出现损伤或恶化时的快速检测评定。

主权项

一种识别桥梁结构刚度损伤的方法，其特征在于，该方法包括一识别桥梁结构刚度损伤的系统，所述系统包括桥梁(1)、外荷载施加装置(2)和位移计(3)，所述外荷载施加装置(2)设置在桥梁(1)的受力部位；所述位移计(3)成对安装在桥梁(1)受力部位的关心截面上下缘；所述位移计(3)在每跨桥梁(1)上的个数至少为8对；所述外荷载施加装置(2)为活荷载起重机或千斤顶；所述方法具体步骤为：1)根据待检测结构的受力特点，在其关心截面上下缘安装位移计；2)在待检测结构上施加外荷载，用位移计测量加载前后各控制截面的位移值，同时通过差分原理求得角位移；3)计算各单元的单元刚度矩阵；4)假定各单元刚度的损伤参数，集成损伤刚度矩阵；5)将损伤刚度矩阵转换形成损伤位移列阵，并构造迭代方程；6)求解迭代方程，并计算各损伤参数值；所述步骤3)中单元刚度矩阵为：所述步骤4)中集成损伤刚度矩阵为：所述步骤5)中构造迭代方程步骤为：①构造单元损伤刚度方程：Fe＝KeΔ(ξ)e，令Yje＝Δe(ξ)j则，Yje＝(Ke)‑1Fe，由于静定结构的杆端力在固定荷载作用下是常量，因此，直接求解出Yje,再结合实测位移结果，求得损伤参数；对于超静定结构，通过先按设计截面计算结构的杆端内力，然后通过实测位移参数反算出刚度损伤系数，计算各单元当次迭代的刚度值，代入原结构重新计算杆端力，根据实测位移计算刚度损伤系数，并反复迭代计算，直至最终的计算位移收敛到接近实测位移值为止；②构造整体损伤刚度方程，令则由上式可知：所以：令：ξi＝(ξi)j+1、Ki＝(Ki)j、式中i代表识别参数的个数、j代表迭代次数，构造迭代方程：则采用牛顿迭代法进行计算，由于各单元的损伤参数均是对设计值的偏差，因此迭代初值均选择为1.0，然后进行迭代计算，直至每个单元的损伤参数均收敛满意时为止；参数说明：E‑测试结构材料弹性模量，单位MPa；A‑截面面积，单位mm2；I‑截面惯性矩，单位mm4；L‑单元长度，单位mm；ξi‑第i单元的刚度损伤系数；Fx‑整体刚度矩阵中的 结构等效节点荷载或单元刚度矩阵中的单元杆端力，单位为KN或KN·m。