The invention belongs to the field of civil engineering structural health monitoring, and puts forward a time-delay effect based early warning method for main girder performance of long-span bridges. First, a precise temperature field relationship model of the main beam is set up to eliminate the temperature effect in the strain. Secondly, the principal component analysis model is set up to eliminate the strain data after the effect of the temperature effect, in order to eliminate the effect of wind and vehicle load, and then the main beam is constructed to remove the strain after the time varying effect of temperature, wind and vehicle. Finally, based on contribution analysis, the location identification index of main beam degradation is constructed.
【技术实现步骤摘要】
一种考虑时变效应的大跨桥梁主梁性能预警方法
本专利技术属于土木工程结构健康监测
,提出了一种考虑时变效应的大跨桥梁主梁性能预警方法。
技术介绍
应变能够反映桥梁主梁的服役性能,因此,应变测量在桥梁健康监测中占有重要的地位。几乎所有的桥梁监测系统都会在主梁的关键截面布设应变传感器,以掌握其应变变化情况。当主梁出现下挠、移位或开裂等病害时,其应变响应会相应地增大。然而,在桥梁长期服役过程中,主梁应变也会同时受到温度、风与车辆等时变作用的影响。如果主梁病害较轻,则引起的应变增量会相对较小,其很有可能会被时变作用引起的应变响应所湮没。因此,为了对主梁性能退化进行可靠地预警,应剔除主梁应变中的时变效应。研究表明,当主梁处于正常服役状态时,温度是引起主梁应变的主要因素,而风与车辆荷载则为次要因素。由于温度对主梁应变的影响容易量化,故可直接基于监测数据建立主梁温度场和应变场间的关系模型,并基于该模型剔除主梁应变中的温度效应。然而,风与车辆荷载对主梁应变的影响较难量化,故可通过主成分分析技术对剔除温度效应后的主梁应变建模,并提取前两个主成分以剔除主梁应变中的风与车辆荷载效应。针对剔除温度、风与车辆等时变荷载效应后的主梁应变,可构造不受时变作用影响的预警指标并设置相应的预警阈值,进而基于贡献分析识别出发生性能退化的位置,最终实现主梁的准确预警和劣化位置准确定位。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种桥梁主梁应变中的时变效应剔除方法,并基于此构造主梁性能预警指标和性能退化位置识别指标。其技术方案为:首先,建立精确的主梁温度场-应变场关系模型,以剔除应变中的温度效应;其次,对 ...
【技术保护点】
一种考虑时变效应的大跨桥梁主梁性能预警方法,其特征在于,步骤如下:步骤一:剔除主梁应变中的温度效应(1)令T=[T1,T2,...,Tm]
【技术特征摘要】
1.一种考虑时变效应的大跨桥梁主梁性能预警方法,其特征在于,步骤如下:步骤一:剔除主梁应变中的温度效应(1)令T=[T1,T2,...,Tm]T表示桥梁监测系统中m个主梁温度测点的某个测量样本,S=[S1,S2,...,Sn]T表示n个主梁应变测点的某个测量样本,计算温度和应变监测数据的协方差矩阵和互协方差矩阵:式中:T(t)表示第t个温度测量样本;表示温度数据的均值向量;S(t)表示第t个应变测量样本;表示应变数据的均值向量;l表示测量样本个数;RTT表示温度数据的协方差矩阵;RSS表示应变数据的协方差矩阵;RTS表示温度和应变数据的互协方差矩阵;RST表示应变和温度数据的互协方差矩阵;(2)通过特征值分解实现温度和应变数据的典型相关分析建模:式中:U=[u1,u2,...,uk]和V=[v1,v2,...,vk]表示特征向量矩阵;Γ表示对角特征值矩阵;k=min(m,n)为非零解个数;(3)定义典型相关温度:式中:Tc,i表示第i(i=1,2,...,k)个典型相关温度;第i个典型相关温度与应变数据之间的相关性强于第i+1个典型相关温度与应变数据之间的相关性;(4)利用交叉验证方法选取前q个典型相关温度作为自变量,建立主梁温度场-应变关系模型,即如下线性回归方程:式中:表示温度作用引起的第j(j=1,2,...,n)个应变测点的应变估计值;β表示线性回归系数;(5)令表示温度作用引起的所有应变测点的应变估计值,通过下式剔除主梁应变中的温度效应:式中:表示剔除温度效应后的所有应变测点的应变值;剔除温度效应后的主梁应变数据的均值向量为零向量;步骤二:剔除主梁应变中的风与车辆荷载效应(6)通过特征值分解,对剔除温度效应后的主梁...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄海宾,伊廷华,李宏男,郑翠复,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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