一种索承桥梁伸缩缝使用寿命评估方法技术

本发明专利技术涉及桥梁伸缩缝技术领域，具体涉及一种索承桥梁伸缩缝使用寿命评估方法，包括通过傅里叶变换法获得伸缩缝累计位移计算的平均时长，并计算伸缩缝剩余使用寿命推算值A；建立在平均时长内的伸缩缝平均纵向位移D与主梁有效温度T之间的相关性模型，判断由主梁有效温度T变化引起的伸缩缝平均纵向位移D的值是否超过设计值，并记录超过的次数为N1；以平均时长为测试段，分别建立伸缩缝平均纵向位移D和主梁有效温度T的变化曲线图，并记录两曲线的交点数为N2；对伸缩缝剩余使用寿命推算值A进行修订。通过本发明专利技术的技术方案，有效解决了信号噪声对累积位移计算的影响，并综合考虑位移和温度的相关度从而使得伸缩缝使用寿命的计算更加精确。

A Method for Evaluating the Service Life of Expansion Joints of Cable-supported Bridges

【技术实现步骤摘要】
一种索承桥梁伸缩缝使用寿命评估方法
本专利技术涉及桥梁伸缩缝
，具体涉及一种索承桥梁伸缩缝使用寿命评估方法。
技术介绍
伸缩缝是桥梁的重要部件，它将不同桥段衔接成桥梁整体，并有助于避免温度和风等外部荷载对桥梁整体结构产生过大的作用效应，从而有效地保护桥梁结构的安全。桥梁伸缩缝可以满足桥面因诸如混凝土徐变和收缩、环境温度波动和交通荷载等因素产生的变形需求。然而，伸缩缝又是桥梁结构中承担最大动力荷载的附件，它须承受量值不等的各种复杂动力荷载和冲击；并且由于其长期暴露于自然环境之中，经受疲劳、磨损和各种物理的、化学的侵蚀，所以伸缩缝是桥梁结构中最易损坏又较难维修的部分。一旦伸缩缝损坏，就会引起如跳车、噪声和漏水等现象，不仅影响行车舒适度而且对桥梁结构安全不利。据美国统计数据显示，桥梁中伸缩缝的平均寿命为10到15年，远低于桥梁本身的设计寿命。根据对多地的统计，虽然伸缩缝的造价不到桥梁建造费用的1％，但是运营过程中16％的缺陷发生在伸缩缝，伸缩缝的相关维护费用超过总维护费用的20％，且还不包括由于交通中断、车辆剧烈振动等造成的间接损失。目前，在对桥梁伸缩缝多年的分析和研究中获得了大量的伸缩缝梁端累计位移数据，上述数据对于判断伸缩缝的运行状态极其重要，但是，目前的桥梁健康监测系统监测数据会受到各种各样的外界噪声的影响，并且考虑因素较为单一，从而使得伸缩缝剩余使用寿命的计算出现较大误差。鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种索承桥梁伸缩缝使用寿命评估方法，使其更具有实用性。专利
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种索承桥梁伸缩缝使用寿命评估方法，有效解决了信号噪声对累积位移计算的影响，并综合考虑位移和温度的相关度从而使得伸缩缝剩余使用寿命的计算更加精确。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种索承桥梁伸缩缝使用寿命评估方法，包括以下步骤：S1：通过傅里叶变换法获得伸缩缝累计位移计算的平均时长，并计算伸缩缝剩余使用寿命推算值A，模型如下：A＝[L－(a*x+b)]/a式中，L为伸缩缝累计行程允许值，a、b为常数，x为桥梁伸缩缝使用天数；S2：建立在所述平均时长内的伸缩缝平均纵向位移D与主梁有效温度T之间的相关性模型，判断由主梁有效温度T变化引起的伸缩缝平均纵向位移D的值是否超过设计值，并记录超过的次数为N1；S3：以所述平均时长为测试段，在同一坐标系内分别建立所述伸缩缝平均纵向位移D和主梁有效温度T的变化曲线图，并记录两曲线的交点数为N2；S4：对所述伸缩缝剩余使用寿命推算值A进行修订，如下：A’＝A－cN1－dN2式中，A’为最终确定的使用寿命推算值，c、d为常数。进一步地，桥梁伸缩缝平均纵向位移与主梁有效温度之间的相关性模型如下：D＝α*T+β其中D为纵向平均位移；T为有效温度；回归参数α、β可通过最小二乘法得:式中：式中：和分别为第i个实测的纵向平均位移与有效温度；n为实测样本数。进一步地，所述伸缩缝平均纵向位移D与主梁有效温度T之间的相关性模型，设定0.95的置信区间。进一步地，所述傅里叶变换法包括以下步骤：S11：对所获取的位移信号进行傅里叶变换；S12：初步设定滤波频率，将高于初步设定值的噪音信号进行滤除；S13：通过傅里叶逆变换判断所滤除的噪音信号幅值是否符合正态分布；若符合则执行步骤S14，若不符合，则重新设定滤波频率，执行步骤S12；S14：选取不同时间间隔对所述伸缩缝累计位移进行计算，并对各计算值与噪音信号滤除前的伸缩缝累计位移进行比较，选择差值最小的作为所述平均时长。进一步地，所述伸缩缝累计位移计算值与噪音信号滤除前的伸缩缝累计位移的差值小于3m/天。进一步地，所滤除的噪音信号幅值不超过2mm。通过本专利技术的技术方案，可实现以下技术效果：本专利技术专利综合考虑了桥梁受到各种外界因素的影响以及位移传感器本身可能出现异常情况，以傅里叶变换为基础，提出了利用傅里叶变换及其反变换的方法来去除伸缩缝位移的高频噪声信号，有效地去除随机噪声的影响，准确判断滑块的磨损程度，同时给出了平均值法的时间量选取原则，及时准确了解伸缩缝的运营状况，以便及时更换滑块，降低伸缩缝损坏可能性，减少伸缩缝的维修成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中索承桥梁伸缩缝使用寿命评估方法的流程图；图2为傅里叶变换法的流程图；图3为平均纵向位移D和主梁有效温度T的日波动走势图；图4为滤除高于设定频率的噪声频谱图；图5为噪音信号幅值分布图；图6为高频噪音幅值分布图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。对混凝土梁桥伸缩量可按JTFJTGD62—2004第8.6.2条规定计算，也可以按下列简化公式计算复核：梁体设计伸缩位移量计算：式中：ΔL0——基本伸缩位移量；——富余量(考虑不确定因素产生的伸缩位移量)基本伸缩位移量计算：ΔL0＝ΔLt+ΔLs+ΔLc+R式中：ΔLt——温度变化引起的梁体伸缩量；ΔLs——混凝土收缩引起的梁体收缩量；ΔLc——混凝土徐变引起的梁体收缩量R——车辆活载引起的梁体变位量。其中，混凝土收缩徐变引起得梁体伸缩量：ΔLs和ΔLc，基于通车2年以上得桥梁混凝土收缩徐变已基本完成，更变换设计时可不予考虑。参照规范中对伸缩缝伸缩量的计算公式，普遍观点为其伸缩量主要包括温度伸缩、梁体混凝土干缩、梁体徐变伸缩、梁体竖向变形引起的伸缩和车辆冲击伸缩几部分，其中温度伸缩是上述伸缩量主要影响因素中的最主要部分，故可作为反映伸缩缝工作状态的一个重要评判指标。正常状态下，温度对伸缩缝位移的影响应遵从某一固定的模式，而当发生异常事故时，位移和温度相关模型则可能会发生变化，因此如能利用目前各大桥中普遍建立的健康监测系统，建立位移和温度相关模型，则可依据此模型来检测对伸缩缝工作性能影响较大的异常现象，如伸缩缝自身故障、突发事故等，从而实现对伸缩缝状态的分析和评定。基于上述对位移与温度的综合考虑，索承桥梁伸缩缝使用寿命评估方法，包括以下步骤：S1：通过傅里叶变换法获得伸缩缝累计位移计算的平均时长，并计算伸缩缝剩余使用寿命推算值A，模型如下：A＝[L－(a*x+b)]/a式中，L为伸缩缝累计行程允许值，a、b为常数，x为桥梁伸缩缝使用天数；伸缩装置的累积位移对于判断其运行状态及其重要，但是桥梁健康监测系统监测数据会受到各种各样的外界噪声和异常值的影响，从而使得累积位移的计算出现较大误差。在累积位移计算中，如果选取的平均值计算时间间隔过小则会在计算结果中混入较多的信号噪声和异常值，使得结果偏大；而选取的平均值计算时间间隔过大则不仅会在结果中淹没大量信号噪声和异常值，也会平均掉一些正常情况的极值，使得结果偏小；本步骤中，利用傅里叶变换及其逆变换研究信号噪声对累积位移的影响，桥梁梁端位移监测数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种索承桥梁伸缩缝使用寿命评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过傅里叶变换法获得伸缩缝累计位移计算的平均时长，并计算伸缩缝剩余使用寿命推算值A，模型如下：A＝[L－(a*x+b)]/a式中，L为伸缩缝累计行程允许值，a、b为常数，x为桥梁伸缩缝使用天数；S2：建立在所述平均时长内的伸缩缝平均纵向位移D与主梁有效温度T之间的相关性模型，判断由主梁有效温度T变化引起的伸缩缝平均纵向位移D的值是否超过设计值，并记录超过的次数为N1；S3：以所述平均时长为测试段，在同一坐标系分别建立所述伸缩缝平均纵向位移D和主梁有效温度T的变化曲线图，并记录两曲线的交点数为N2；S4：对所述伸缩缝剩余使用寿命推算值A进行修订，如下：A’＝A－cN1－dN2式中，A’为最终确定的使用寿命推算值，c、d为常数。

【技术特征摘要】
1.一种索承桥梁伸缩缝使用寿命评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过傅里叶变换法获得伸缩缝累计位移计算的平均时长，并计算伸缩缝剩余使用寿命推算值A，模型如下：A＝[L－(a*x+b)]/a式中，L为伸缩缝累计行程允许值，a、b为常数，x为桥梁伸缩缝使用天数；S2：建立在所述平均时长内的伸缩缝平均纵向位移D与主梁有效温度T之间的相关性模型，判断由主梁有效温度T变化引起的伸缩缝平均纵向位移D的值是否超过设计值，并记录超过的次数为N1；S3：以所述平均时长为测试段，在同一坐标系分别建立所述伸缩缝平均纵向位移D和主梁有效温度T的变化曲线图，并记录两曲线的交点数为N2；S4：对所述伸缩缝剩余使用寿命推算值A进行修订，如下：A’＝A－cN1－dN2式中，A’为最终确定的使用寿命推算值，c、d为常数。2.根据权利要求1所述的索承桥梁伸缩缝使用寿命评估方法，其特征在于，所述伸缩缝平均纵向位移D与主梁有效温度T之间的相关性模型如下：D＝α*T+β式中，回归参数α、β可通过最小二乘法得:式中：式中：和Tim分别为第i个实测的纵向平均位移与有效温度；n为实测样本数。3.根据权利要求2所述的索承桥梁伸缩缝使...

【专利技术属性】
技术研发人员：张尤平，张立奎，肖益民，曹威，张小丹，蔡传勇，韦国志，李阿坦，杨洋，刘守苗，张宇峰，承宇，徐一超，
申请(专利权)人：安徽省交通控股集团有限公司，苏交科集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34