一種大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于橋梁健康檢測領(lǐng)域，涉及一種大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 橋梁伸縮縫是為了滿足橋梁上部結(jié)構(gòu)的變形需要，并能使車輛平穩(wěn)的通過橋面 的，在橋梁結(jié)構(gòu)物-聯(lián)的梁端之間，以及梁端與橋臺背墻之間設(shè)置的能自由變形的跨縫裝 置。目前常見的伸縮縫按照材料可分為鐵鋅皮伸縮縫、剛板伸縮縫和橡膠伸縮縫。由于橋面 伸縮縫設(shè)置在橋端構(gòu)造薄弱部位，直接承受車輛反復(fù)荷載的作用，又多暴露于大自然中受 各種自然因素的影響，因此伸縮縫是易損壞、難修補的部位。伸縮縫的損壞不僅直接使行車 舒適度下降，使乘客缺乏安全感，對車輛的使用壽命造成影響，更重要的是，伸縮縫的破壞 將使車輛對橋梁的沖擊作用顯著增加，加劇橋面鋪裝層的破壞速度，有時甚至還會影響到 橋梁結(jié)構(gòu)本身。
[0003] 由于位移變化規(guī)律表征了橋梁伸縮縫的健康狀態(tài)，因此目前伸縮縫安全性的評估 研究可以以位移為對象。已有研究工作表明對，對于正常狀態(tài)下的橋梁結(jié)構(gòu)而言，影響伸縮 裝置伸縮量的基本因素有:溫度變化、混凝土的收縮與徐變、橋梁縱向坡度、斜橋彎橋的變 位、各種荷載引起的橋梁撓度、地震等幾部分，其中溫度變化是上述伸縮縫主要影響因素中 的最主要的部分。對于大跨度橋梁結(jié)構(gòu)，特別是斜拉橋、懸索橋等，其溫度效應(yīng)十分顯著。一 般來說，橋梁結(jié)構(gòu)的溫度場可以分為整體溫度差、不同構(gòu)件之間的溫度差以及構(gòu)件本身的 梯度溫度影響等三種情況。由已有研究可知整體升降溫對結(jié)構(gòu)撓度變化的影響較小，而構(gòu) 件的溫度對結(jié)構(gòu)的影響則要大得多，如果再考慮梯度溫度場的影響，則一天中主梁的撓度 變化可能達到十幾厘米;而自振頻率主要與結(jié)構(gòu)的整體溫度場相關(guān)較大，而構(gòu)件間的溫度 差和梯度溫度場對其影響較小。因此，在橋梁健康監(jiān)測過程中，應(yīng)對結(jié)構(gòu)的溫度場進行監(jiān)測 和分析，甄別監(jiān)測量的變化是由溫度引起的還是由結(jié)構(gòu)損傷所致，從而減少誤判，提高監(jiān)測 的可靠性。
[0004] 處于正常工作狀態(tài)的伸縮縫的位移時程曲線應(yīng)該與結(jié)構(gòu)溫度的時程曲線在變化 趨勢上保持一致，即使位移時程曲線比溫度時程曲線滯后。那么，如何利用這一關(guān)系識別伸 縮縫損傷?這是一個亟待解決的問題。
[0005] 因此，需要一種大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中大跨度橋梁伸縮縫難以識別的缺陷，提供一種 基于溫度和位移時變曲線相似性的大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法。
[0007] 技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法，所述大跨度橋梁包括主梁，在所述主梁梁 端設(shè)置位移計，所述位移計用于實時測量主梁梁端的縱向位移;沿橋梁縱向在所述主梁內(nèi) 設(shè)置溫度計，所述溫度計用于實時測量主梁的溫度；
[0009] 包括以下步驟：
[0010] -、記錄不同時刻主梁梁端的縱向位移，以時間為橫軸，以位移量為縱軸畫出位移 時程曲線；
[0011] 二、記錄不同時刻主梁的溫度，以時間為橫軸，以溫度為縱軸畫出溫度時程曲線； [0012]三、利用下式求出位移時程曲線和溫度時程曲線的相似性指數(shù)C:
[0014] 式中，{D}為位移向量；{T}為溫度向量；
[0015] 四、根據(jù)c值判斷橋梁伸縮縫的工作狀態(tài):若c值大于或等于閥值，表示伸縮縫處于 正常的工作狀態(tài);若c值小于閥值，表示伸縮縫處于非正常的工作狀態(tài)。
[0016] 更進一步的，步驟四中所述閾值為0.95。
[0017] 更進一步的，所述溫度計的數(shù)量為多個，設(shè)置在主梁的不同位置。利用多個溫度計 測量主梁不同位置的溫度。
[0018] 更進一步的，所述溫度計設(shè)置在主梁的跨中和四分點處。
[0019] 更進一步的，步驟二中主梁的溫度為主梁不同位置溫度的平均溫度。
[0020] 更進一步的，步驟一和步驟二中時間周期為一天。以一天為周期，方便人員判斷伸 縮縫的工作狀態(tài)和損傷情況。
[0021] 發(fā)明原理:位移變化規(guī)律表征了橋梁伸縮縫的健康狀態(tài)，而位移的最敏感影響因 素是結(jié)構(gòu)溫度。
[0022] 有益效果:本發(fā)明的大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法可以實現(xiàn)利用位移和溫度測 量數(shù)據(jù)，判斷伸縮縫的工作狀態(tài)和損傷情況。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步說明。以下僅為本發(fā)明的較佳實施方 式，本發(fā)明的保護范圍并不以上述實施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所 揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護范圍內(nèi)。
[0024] 實施例1
[0025] 在大跨度橋梁的健康檢測系統(tǒng)中，主梁梁端（即伸縮縫處)裝有位移計，實時測量 記錄主梁梁端的縱向位移;沿橋梁縱向在主梁內(nèi)多處(如跨中和四分點）安裝溫度計，實時 測量記錄主梁的結(jié)構(gòu)溫度。
[0026] -種基于溫度和位移時變曲線相似性的大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法，包括以 下步驟：
[0027] (1)從健康檢測系統(tǒng)中輸出當(dāng)天的梁端縱向位移數(shù)據(jù)，以時間（單位min)為橫軸， 以位移量(單位m)為縱軸畫出位移時程曲線。
[0028] (2)從健康檢測系統(tǒng)中輸出當(dāng)天的主梁結(jié)構(gòu)溫度數(shù)據(jù)，求出所有溫度計的同時間 平均值，以時間（單位min)為橫軸，以溫度均值(單位°C)為縱軸畫出溫度時程曲線。
[0029] (3)按下式求出位移時程曲線和溫度時程曲線的相似性指數(shù)：
[0031] 式中，{D}為位移向量；{T}為溫度向量;c為相似性指數(shù)，顯然有0 ^ c < 1，相似性指 數(shù)越大表明兩曲線越相似，若位移曲線和溫度曲線完全相似，則c = 1。
[0032] (4)根據(jù)c值判斷伸縮縫工作狀態(tài):若c值大于或等于閾值，表明伸縮縫處于正常的 工作狀態(tài);若c值小于閾值，表明伸縮縫沒有處于正常的工作狀態(tài)，可能有損傷。其中，優(yōu)選 的，本發(fā)明中閾值為0.95。
【主權(quán)項】
1. 一種大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法，所述大跨度橋梁包括主梁，在所述主梁梁端 設(shè)置位移計，所述位移計用于實時測量主梁梁端的縱向位移;沿橋梁縱向在所述主梁內(nèi)設(shè) 置溫度計，所述溫度計用于實時測量主梁的溫度； 其特征在于:包括W下步驟： 一、 記錄不同時刻主梁梁端的縱向位移，W時間為橫軸，W位移量為縱軸畫出位移時程 曲線； 二、 記錄不同時刻主梁的溫度，W時間為橫軸，W溫度為縱軸畫出溫度時程曲線； =、利用下式求出位移時程曲線和溫度時程曲線的相似性指數(shù)C:式中，{D}為位移向量；{T}為溫度向量； 四、根據(jù)C值判斷橋梁伸縮縫的工作狀態(tài):若C值大于或等于閥值，表示伸縮縫處于正常 的工作狀態(tài);若C值小于閥值，表示伸縮縫處于非正常的工作狀態(tài)。2. 如權(quán)利要求1所述的大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法，其特征在于:步驟四中所述闊 值為0.95。3. 如權(quán)利要求1所述的大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法，其特征在于:所述溫度計的數(shù) 量為多個，設(shè)置在主梁的不同位置。4. 如權(quán)利要求3所述的大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法，其特征在于:所述溫度計設(shè)置 在主梁的跨中和四分點處。5. 如權(quán)利要求1所述的大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法，其特征在于:步驟二中主梁的 溫度為主梁不同位置溫度的平均溫度。6. 如權(quán)利要求1所述的大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法，其特征在于:步驟一和步驟二 中時間周期為一天。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法，首先輸出梁端縱向位移數(shù)據(jù)和主梁溫度數(shù)據(jù)，以時間為橫軸分別畫出位移時程曲線和溫度時程曲線；然后求出兩曲線的相似性指數(shù)<i>c</i>；最后根據(jù)<i>c</i>值判斷伸縮縫工作狀態(tài)。本發(fā)明的大跨度橋梁伸縮縫損傷識別方法可以實現(xiàn)利用位移和溫度測量數(shù)據(jù)，判斷伸縮縫的工作狀態(tài)和損傷情況。
【IPC分類】E01D19/06, G01D21/02
【公開號】CN105507139
【申請?zhí)枴緾N201510836034
【發(fā)明人】張文明
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年11月25日