基于橋梁健康監(jiān)測變形數(shù)據(jù)判定橋梁結(jié)構(gòu)剛度變化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種判定橋梁結(jié)構(gòu)剛度變化的方法，尤其涉及一種基于橋梁健康監(jiān)測變形數(shù)據(jù)判定橋梁結(jié)構(gòu)剛度變化的方法，屬于橋梁健康監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前橋梁剛度的變化狀況主要采用的是測量橋跨截面的撓度變形情況來確定。而目前最常用的試驗方法是靜力荷載試驗，通過測定橋梁在加載試驗荷載作用下的撓度變化情況，通過承載力換算來計算橋梁的剛度變化情況，從而保證橋梁的運營安全。但靜力荷載試驗投入人力、物力、財力較大，且試驗需阻斷交通，對橋梁的正常運行具有一定影響，且此實驗無法模擬橋梁在動荷載持續(xù)作用下的橋梁剛度的損傷情況，屬于“后知后覺”的一種檢測手段，無法做到長期對橋梁的剛度變化情況進(jìn)行監(jiān)控，無法起到提前預(yù)警的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種基于橋梁健康監(jiān)測變形數(shù)據(jù)判定橋梁結(jié)構(gòu)剛度變化的方法。
[0004]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于橋梁健康監(jiān)測變形數(shù)據(jù)判定橋梁結(jié)構(gòu)剛度變化的方法，具體判定步驟為:
[0005]1、對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，在橋梁關(guān)鍵截面1/4跨及跨中位置安裝位移傳感器，利用鎧甲光纜將傳感的采集到的信號發(fā)送到采集儀上，通過采集儀進(jìn)行信號的解析，通過計算機(jī)將傳感的監(jiān)測信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃蛄簱隙茸冃螖?shù)據(jù)；
[0006]I1、在車輛上橋位置安裝動態(tài)稱重系統(tǒng)對車輛荷載進(jìn)行監(jiān)測，稱重傳感器將實時采集到的車輛荷載信號傳輸?shù)骄C合數(shù)據(jù)采集儀上，通過動態(tài)稱重系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，得到最終的橋梁車輛荷載數(shù)據(jù)；
[0007]II1、采集一個月或更長時間的車輛荷載數(shù)據(jù)，運用軸載譜分析工具對橋梁展開軸載譜分析，掌握正常情況下的橋梁荷載數(shù)據(jù)；
[0008]IV、收集橋梁一個月或更長時間內(nèi)的撓度變形數(shù)據(jù)，根據(jù)車輛荷載的監(jiān)測情況剔除異常數(shù)據(jù)-超重荷載，并運用統(tǒng)計工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，計算得出正常使用狀態(tài)下的撓度變形分布曲線的均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ，建立標(biāo)準(zhǔn)模型圖；
[0009]標(biāo)準(zhǔn)模型圖的建立步驟為:
[0010](I)、當(dāng)橋面通行荷載相對穩(wěn)定、橋梁處于正常狀態(tài)時，橋梁某區(qū)域的變形值分布規(guī)律應(yīng)趨于正態(tài)分布曲線，且根據(jù)正態(tài)分布曲線得出相關(guān)的μ，σ值；其中σ i值在較長一段時間內(nèi)是在一個區(qū)間內(nèi)變化，通過統(tǒng)計得出具體的區(qū)間值；
[0011](2)、在通行荷載正常的情況下當(dāng)橋梁剛度出現(xiàn)損傷時，其μ值基本不會變化，O 3會發(fā)生較大變化，O1So3, I σ3-O11/0 3的大小表明結(jié)構(gòu)剛度的具體損失量；
[0012](3)、當(dāng)橋梁修復(fù)之后，如在車輛荷載正常的情況下，橋梁通過加固及其他手段對其進(jìn)行修復(fù)時，橋梁的剛度會隨之增加，但很難完全恢復(fù)到新建狀態(tài)，分布曲線的μ值基本不會變化，但σ 2會較修復(fù)之前有較大變化，σ 2< σ 3。| σ 3-σ 21 / σ 2的大小表明結(jié)構(gòu)剛度的具體恢復(fù)量；
[0013](4)、通過結(jié)構(gòu)損傷前后的剛度變化規(guī)律和修復(fù)前后的剛度變化規(guī)律結(jié)合σ的變化情況，建立每座橋梁的剛度與σ的關(guān)系模型，并通過實測σ的變化情況來推定橋梁結(jié)構(gòu)剛度的損失與恢復(fù)情況；
[0014]V、在建立標(biāo)準(zhǔn)模型圖之后，需要繼續(xù)采集一段時間的撓度變形與車輛荷載數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)篩選和數(shù)據(jù)統(tǒng)計對撓度變形模型參數(shù)均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ進(jìn)行進(jìn)一步修正，確保模型的準(zhǔn)確性；
[0015]V1、撓度變形模型進(jìn)行修正之后即可將收集的橋梁撓度變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，剔除異常數(shù)據(jù)后，進(jìn)行統(tǒng)計分析，將計算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行比較分析，包括標(biāo)準(zhǔn)模型圖對比分析和參數(shù)對比分析，實現(xiàn)橋梁剛度的變化判別。
[0016]本發(fā)明通過構(gòu)建橋梁構(gòu)件剛度變化與變形正態(tài)分布曲線圖之間的關(guān)系模型，得到通過橋梁變形值的變化規(guī)律來判定橋梁剛度的變化；本發(fā)明與傳統(tǒng)的靜載試驗相比，無需浪費大量人力、物力，無需阻斷橋梁交通，為橋梁管養(yǎng)單位對橋梁的病害診斷及養(yǎng)護(hù)管理提供了定量的判定條件，大大提高了橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值；也實現(xiàn)了對橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)中大量數(shù)據(jù)的整合及定量分析，對目前橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)中海量數(shù)據(jù)的深度挖掘與應(yīng)用起到了積極的推動作用。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0018]圖1為初始狀態(tài)下橋梁變形值的正態(tài)分布曲線圖。
[0019]圖2為在通行荷載正常的情況下當(dāng)橋梁剛度出現(xiàn)損傷時，其變形統(tǒng)計曲線圖。
[0020]圖3為當(dāng)橋梁修復(fù)之后，橋梁剛度部分恢復(fù)之后的橋梁變形正態(tài)分布曲線圖。
[0021]圖4為結(jié)構(gòu)剛度正常工作與剛度損失及剛度恢復(fù)的相關(guān)關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1-圖4所示，本發(fā)明的具體判定步驟如下:
[0023]1、對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，在橋梁關(guān)鍵截面1/4跨及跨中位置安裝位移傳感器，利用鎧甲光纜將傳感的采集到的信號發(fā)送到采集儀上，通過采集儀進(jìn)行信號的解析，通過計算機(jī)將傳感的監(jiān)測信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃蛄簱隙茸冃螖?shù)據(jù)；
[0024]2、在車輛上橋位置安裝動態(tài)稱重系統(tǒng)對車輛荷載進(jìn)行監(jiān)測，稱重傳感器將實時采集到的車輛荷載信號傳輸?shù)骄C合數(shù)據(jù)采集儀上，通過動態(tài)稱重系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，得到最終的橋梁車輛荷載數(shù)據(jù)；
[0025]3、采集一段時間內(nèi)(一個月或更長)的車輛荷載數(shù)據(jù)，運用軸載譜分析工具對橋梁展開軸載譜分析，掌握正常情況下的橋梁荷載數(shù)據(jù)；
[0026]4、收集橋梁一段時間(一個月或更長)內(nèi)的撓度變形數(shù)據(jù)，根據(jù)車輛荷載的監(jiān)測情況剔除異常數(shù)據(jù)(超重荷載)，并運用統(tǒng)計工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，計算得出正常使用狀態(tài)下的撓度