移动荷载作用下三跨连续梁桥的损伤识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及桥梁损伤检测技术领域，特别涉及一种移动荷载作用下三跨连续梁桥 的损伤识别方法。
【背景技术】
[0002] 随着城市道路交通的快速发展，大跨度的连续梁桥被广泛地使用到道路运输中， 但连续梁桥结构为超静定结构，其受力部位一旦发生损伤，在超载等情况的作用下，破坏就 会开始迅速发展，如果局部的损伤破坏未及时发现最终会导致整个结构毁坏，产生的后果 不堪设想。因此快速精确对大跨度的连续梁桥结构进行健康监测和损伤识别非常重要，确 保及时掌握桥梁结构的损伤情况，做到及时维修和加强，进而降低桥梁发生坍塌的风险，减 少交通安全事故发生的概率。
[0003] 目前常用关于桥梁损伤识别方法主要有静态损伤识别法、动态损伤识别法和基于 智能化的损伤识别方法。这些损伤识别的方法都有一定的效果，但也都存在一些问题，如静 态的损伤识别方法检测的损伤效果不理想，小损伤易被误差掩盖、测点的数量过多，这些问 题影响了该类方法的实际应用的效果；而基于智能化的损伤识别方法需要大量的数据支 撑，并且损伤精度难以控制。于此同时，这些类损伤识别方法仅能提供出部分损伤信息，而 不能提供出结构全部的损伤信息。这些检测方法大多数仍是处于实验室研究阶段，而目前 真正能够运用到实际桥梁的检测过程中也仅能依靠动态识别的方法。但动态损伤识别方法 也存在对测点数量的要求高、传感器精度要求高，并且还要求周围环境、温度干扰小等缺 陷。可见目前关于大跨度的连续梁桥的损伤识别方法还不是很完善。如果能够给出一套具 有理论支持的、操作性强的关于大跨度连续桥梁的损伤识别及健康检测技术是十分必要 的，对于未来科学而系统地对桥梁结构进行高精度的健康识别检测是至关重要的。
【发明内容】
[0004] 本发明设计开发了一种移动荷载作用下三跨连续梁桥的损伤识别方法，克服了现 有技术中测量点多、精度差的缺陷，通过对梁桥的线高次差值曲线分析，提高了桥梁检测的 效率和精度。
[0005] 本发明提供的技术方案为：
[0006] -种移动荷载作用下三跨连续梁桥的损伤识别方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤一、将桥面平均分为偶数多段，在中间分段线左侧为左侧分段线;在中间分段 线右侧为右侧分段线；
[0008] 步骤二、使用移动载荷分别作用在所述左侧分段线上，并使用安装于桥梁左侧中 支座上的第一反力传感器分别测量第一反力值;或使用安装于桥梁左边跨的跨中的第一位 移传感器分别测量第一位移值；
[0009] 步骤三、使用移动载荷分别作用在所述右侧分段线上，并使用安装于右侧中支座 上的第二反力传感器分别测量第二反力值;或使用安装于右边跨跨中的第二位移传感器分 别测量第二位移值；
[0010]步骤四、从桥梁两端分段线开始，依次将桥梁对称位置的第一反力值与第二反力 值或第一位移值与第二位移值进行相减，得到一组一次对称差值；
[0011]步骤五、将所述一组一次对称差值中相邻值进行相减，得到一组二次错位差值；
[0012] 步骤六、将所述二次错位差值作为纵坐标标记在两维坐标系内，并将数据点拟合 成二次差值曲线，根据所述二次差值曲线斜率突变情况判断桥梁损伤的情况。
[0013] 优选的是，步骤六之后还包括如下步骤：
[0014] 将所述一组二次错位差值中相邻值进行错位相减，得到一组三次错位差值；
[0015] 将所述三次错位差值作为纵坐标标记在两维坐标系内，并将数据点拟合成三次差 值曲线，根据所述三次差值曲线斜率突变情况判断桥梁损伤的情况。
[0016] 优选的是，步骤六中，所述二次差值曲线斜率突范围的宽度为梁桥损伤带的宽度。
[0017] 优选的是，步骤六中，相同损伤位置和相同损伤带宽度情况下，二次差值曲线斜率 突变的幅值越大则损伤程度越大。
[0018] 优选的是，步骤六中，若二次差值曲线的突变斜率为负，则桥梁损伤位置在桥梁中 轴线的左侧，位置原点位于桥梁最左端;若二次差值曲线的突变斜率为正，则桥梁损伤位置 在桥梁中轴线的右侧，位置原点位于桥梁中轴线上。
[0019] 优选的是，步骤二中，所述移动载荷为加载车，加载时使车头朝向右侧并使后轮压 到分段线上；
[0020] 步骤三中，所述移动载荷为加载车，加载时使车头朝向左侧并使后轮压到分段线 上。
[0021]优选的是：
[0022] 步骤二中，使用第一反力传感器测量的第一反力值分别为 <，<，…， ，·:._?:，和
[0023] 步骤三中，使用第二反力传感器测量的第二反力值分别为此、圮、…、 R：;
[0024]步骤四中，一次对称差值为
[0025] ΔW = i?； -蹲，? = \χ,,,,η ;
[0026] 步骤五中，二次错位差值为
[0027] = Δ#: - Δ#?+1，= 1，2,…，/? - 1。
[0028] 优选的是：
[0029] 步骤二中，使用第一位移传感器测量的第一位移值分别为匁、<..... S;.、…、V;
[0030] 步骤三中，使用第二位移传感器测量的第二位移值分别为矣、苟、...、 S'2, ...> su
[0031] 步骤四中，一次对称差值为
[0032] A^1 = r / = i,2,；
[0033] 步骤五中，二次错位差值为
[0034] A2Si= AiSi-AiSi+1,i = l,2, . . . ,n-l〇
[0035] 本发明的有益效果是：
[0036] 本发明结合了目前现有的这些大跨度连续梁桥损伤检测方法，同时结合城市建设 中的大跨度的连续梁桥刚度变化的特点，将随机出现的离散损伤整体归一化，依靠所建立 了大跨度连续梁桥的损伤识别模型作为理论支撑，给出实际工程中的关于三跨连续梁桥的 损伤识别方法和具体的加载流程。
[0037] 1)本发明所述的大跨度连续梁整体化刚度的算法，能够全面综合地将钢筋混凝土 连续梁桥结构随机出现的各类病害，如裂缝、混凝土脱落、局部塑性区、整体碳化等损伤情 况用一个整体的模型表示出来，解决以往关于损伤病害出现后的大跨度连续梁桥抗弯刚度 不连续分布及突变所带来的计算难题，该算法可以被应用于一切局部损伤的研究分析中。
[0038] 2)按照本发明所给出的三跨连续梁桥实际检测的加载检测流程与损伤识别过程 进行操作，能够精确地识别出连续梁的损伤位置、损伤长度范围、损伤数量等损伤信息，完 成桥梁的损伤识别过程，对大跨度连续桥梁结构进行高效又准确的健康监测和损伤识别。 并且测点布置数量少，仅逐置位移传感器、支座反力传感器便可以完成整个损伤识别过程。 其中易于仪器布置简单，采集数据时对外界的要求不高，数据精度高，损伤识别定位过程简 单，操作性强，比其他的损伤识别检测方法可操作性强。
[0039] 3)依靠本发明提出的关于三跨连续梁桥的各种损伤情况下的规律，利用这些规律 可以直接快速地完成对连续梁桥的损伤宽度、数量、范围等信息进行识别，是将本成果推广 到实际桥梁损伤识别中的依据。
【附图说明】
[0040] 图1为本发明所述正向加载过程示意图。
[0041] 图2为本发明所述反向加载过程示意图。
[0042]图3为无损伤时桥梁不意图。
[0043]图4为损伤位置在20米处时桥梁损伤位置示意图。
[0044]图5为损伤位置在40米处时桥梁损伤位置示意图。
[0045]图6为无损伤、损伤位置在20米、损伤位置在40米时，反力二次差值曲线图。
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