[发明专利]连续钢桁拱桥盆式橡胶支座的损伤诊断和定位方法

摘要

本发明公开了一种连续钢桁拱桥盆式橡胶支座的损伤诊断和定位方法，涉及桥梁安全领域，该方法包括如下步骤，步骤a：采集连续钢桁拱桥中的弦杆温度数据，并计算钢桁拱桥整体温度以及弦杆之间温度差值的实测值；步骤b：采集连续钢桁拱桥中的盆式橡胶支座纵向位移数据；步骤c：利用训练数据建立支座纵向位移与钢桁拱桥整体温度、弦杆之间温度差值的数学模型；步骤d：利用测试数据计算纵向位移残差序列；步骤e：利用残差序列的主要变化趋势进行支座损伤识别与定位。本发明建立的数学模型同时考虑了纵向位移与整体温度以及温度差值之间的相关特性，使得支座损伤诊断和定位结果更准确，且能从若干支座中准确诊断和定位出损伤支座。

主权项

1.一种连续钢桁拱桥盆式橡胶支座的损伤诊断和定位方法，其特征在于：该方法包括如下步骤，步骤a.采集两个相连续的时间段L1和时间段L2内连续钢桁拱桥跨中同一截面上的上弦杆、下弦杆和桥面弦杆的温度，在所述时间段L1和时间段L2内各自计算同一采样点下所述连续钢桁拱桥整体温度即所述上弦杆、下弦杆和桥面弦杆温度的平均值以及所述上弦杆、下弦杆和桥面弦杆两两之间的温度差值；步骤b.采集所述时间段L1和时间段L2内除固定支座之外的盆式橡胶支座的纵向位移，且所述纵向位移的位移采样频率和所述上弦杆、下弦杆和桥面弦杆温度的温度采样频率相同；步骤c.建立所述盆式橡胶支座的纵向位移与所述连续钢桁拱桥整体温度、所述上弦杆、下弦杆和桥面弦杆相互之间的温度差值的数学模型；式中，是第i个盆式橡胶支座纵向位移的模拟值，且所述盆式橡胶支座按照离所述固定支座由远到近的顺序排序；T_a、T₁₂、T₁₃和T₂₃分别为所述时间段L₁和时间段L₂内所述连续钢桁拱桥整体温度的实测值、上弦杆与下弦杆之间温度差值的实测值、上弦杆与桥面弦杆之间温度差值的实测值、下弦杆与桥面弦杆之间温度差值的实测值，λ_i,1、λ_i,2、λ_i,3和λ_i,4分别是T_a、T₁₂、T₁₃和T₂₃的权重，c_i是常数项；i＝1,2,...n；将所述时间段L1内得到的所述同一采样点下所述上弦杆、下弦杆和桥面弦杆温度的平均值和上弦杆、下弦杆和桥面弦杆两两之间的温度差值以及所述盆式橡胶支座的纵向位移带入所述数学模型，并根据最小二乘法确定所述数学模型中λi,1，λi,2，λi,3，λi,4的取值；步骤d.将所述时间段L₂内得到的所述同一采样点下所述上弦杆、下弦杆和桥面弦杆温度的平均值和上弦杆、下弦杆和桥面弦杆两两之间的温度差值带入所述数学模型，计算所述时间段L₂内得到的纵向位移模拟值并将所述时间段L₂内得到的纵向位移模拟值与所述时间段L₂内同一采样点下所述盆式橡胶支座的纵向位移相减得到ΔD_i，进一步计算相邻的所述ΔD_i之间的残差序列ΔR_i：其中ΔRi＝ΔDi‑ΔDi+1(i＝1,2,...,n‑1)               (2a)ΔRi＝ΔDn(i＝n)                   (2b)步骤e.利用经验模态分解法提取所述残差序列ΔRi的主要变化趋势ΔEi，将所述ΔEi除以δi得到摩擦力的主要变化趋势ΔFi：ΔFi＝ΔEi/δi                                        (3)式中，当i＜n时，δi为所述连续钢桁拱桥在第i个盆式橡胶支座与第i+1个盆式橡胶支座之间节段的纵向伸缩柔度；当i＝n时，δi为所述连续钢桁拱桥在第n个盆式橡胶支座与固定支座之间节段的纵向伸缩柔度；当i＝1时，若ΔFi呈现上升趋势，则表明第一个盆式橡胶支座处于损伤状态；当i＝2,...,n时，若ΔFi呈现上升趋势且ΔFi‑1＜ΔFi，则表明第i个盆式橡胶支座处于损伤状态。