【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于桥梁检测维护，涉及了一种桥梁的损伤定位识别方法。
技术介绍
1、近年来，我国桥梁发展迅速，每年公路桥梁数量以10％左右的速度在增长，对于钢筋混凝土桥梁而言，长期荷载以及环境的影响均会对桥梁混凝土造成不可逆的损伤，降低桥梁的结构寿命，国内外由于桥梁垮塌引发的悲剧比比皆是。采用科学合理的损伤识别技术来进行桥梁检测，是排除桥梁安全隐患保证桥梁安全运营的有效措施之一。
2、桥梁损伤识别的可以主要分为两大类：一是基于损伤桥梁的静力信息，二是基于损伤桥梁的动力信息。静力信息主要包括静力位移、应变、挠度和曲率等，动力信息主要包括结构自振、振幅、频率、阻尼和振型模态等。基于静力信息的损伤识别具有种类丰富、数据处理简单等优点，但损伤评价较为粗糙，精确度较低；基于动力信息的损伤识别具有准确定位，对损伤敏感度高等优点，但检测结果易受周围环境的影响。即传统的桥梁的损伤评价方法没有统一量化的标准，仅基于外观检查，具有较大的主观性；现有的检测仪器精度不够，导致结构缺乏可行度；现有的检测技术缺乏对局部损伤定位的能力；当前的规范仅针对局部性能指标是否达标进行规定，不能全面分析桥梁的剩余使用寿命。
3、基于上述问题，近几年，国内研究团队针对桥梁结构损伤识别、定量分析和快速评定等三方面的问题进行深入而系统的研究，初步提出了基于影响线的桥梁评定理论体系。在此之后，许多研究者沿着这条技术路径开展了诊断桥梁损伤方法的相关工作。
4、寇晓娜等基于桥梁结构挠度影响线及其一阶导和二阶导的力学推导公式，建立了简支矩形梁的损伤识别
5、吴贵飞等通过推导多测点位移影响线差值曲率公式，针对不同测点位置、不同损伤位置以及多处损伤并存的情况进行损伤识别分析，确认了位移影响线差值曲率和倾角影响线指标对于简支梁桥结构具有较好的识别效果，并通过程实例与数值模型结合的方式验证了该指标的识别效果。
6、作为结构特有的一种动力性能特征，通过分析影响线在损伤前后的变化特征，研究者能够直观而准确地判断桥梁的损伤情况。并且影响线具有提取过程简单、需要的测量仪器少等优点，基于影响线信息进行桥梁结构损伤判断能够很好地解决现有损伤检测手段存在的问题。
7、由于影响线蕴含的信息量大，且对结构性能的反映并不直观，选择合适的特征来反映影响线的变化是相关研究中十分重要的一环。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术存在的不足，提出了基于桥梁影响线斜率均值的损伤定位方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、基于桥梁影响线斜率均值的损伤定位方法，包括以下步骤：
4、步骤一，通过公式计算桥梁的影响线；
5、步骤二，对影响线进行分段；
6、步骤三，计算每个分段内影响线的斜率均值；
7、步骤四，通过损伤前后桥梁的影响线斜率均值的变化幅值精准定位损伤部位，变化幅值越大的区域越靠近损伤部位。
8、在步骤一中，所述影响线可为应变影响线、位移影响线、转角影响线等。
9、根据胡克定律可以得到位移与应变之间的关系：
10、根据转角位移方程可以得到位移与转角的关系：
11、ε为应变，l为位移，θ为转角，r为物体绕轴旋转的半径，根据上述两个关系式，位移、转角影响线均可以切换成应变影响线进行计算。
12、以应变影响线为例，以下对本专利技术的桥梁损伤应变影响线计算原理进一步详细说明：
13、当不考虑整体空间效应时，简支梁桥在力学上可被视为两端铰接的单梁式结构，如图1所示，根据胡克定律，当存在确定力fs(a)时，其上任意位置的测点o(b)的应变表达式如式(1)所示：
14、
15、
16、其中，l为单梁跨径，ei为测点所在位置的梁体刚度，ys为测点所在截截面下缘距中性轴的距离。
17、通过式(1)可以看出，无论测点o布置在单梁模型上的任何位置，其记录的应变影响线图形都是一个顶点位于b位置的三角形，且顶点和斜率的数值只取决于测点o所在位置的刚度、移动荷载fs(x)的大小以及单梁的跨径l。
18、在桥梁的设计工作中，以静定结构模型来代表实桥，作为一种简化的桥梁参数计算方法，在宽跨比较小的桥梁的结构特性计算中往往具有较高的准确性，但当面对宽跨比较大的梁桥时，单梁模型就会因缺乏空间效应的分析而丢失很多信息。为提高桥梁结构特性计算的准确性，引入桥梁横向荷载分布系数计算实桥结构的应变影响线，以比拟正交异性板(g-m)法为例，计算过程如下：
19、桥梁纵梁截面的扭弯参数：
20、
21、弯曲刚度参数：
22、
23、其中，
24、式中：ix为纵梁抗弯刚度，jx为纵梁单位抗弯刚度，iy为横梁抗弯刚度，jy为横梁单位抗弯刚度，itx为纵梁的抗扭惯矩，ity为横梁的抗扭惯矩，jtx为纵梁单位抗扭刚度，jty为横梁单位抗扭刚度，b为纵向主梁的中距离，l为单梁跨径，b为桥宽的一半，g为剪切模量，e为弹性模量。
25、根据式(2)和(3)，从比拟正交异性板计算表中用内插法查到影响系数k1和k0；荷载横向分布影响线竖标值计算见式(4)和(5)：
26、
27、
28、式中：n为纵梁数量；ηki的含义为当荷载在i号纵梁时，k号纵梁所分配到的荷载比例；
29、在简化算法中，当移动荷载fs(x)的路径固定在i号纵梁上时，位于j号纵梁上距梁端l处的测点所记录应变影响线更改为：
30、
31、
32、式中：l为单梁跨径，l为测点距梁端的距离，fs(x)为移动荷载，x为移动荷载距梁端的距离，ys为测点所在截面下缘距中性轴的距离，ηij为分配系数，ei为测点所在位置的梁体刚度；
33、由于分配系数ηij为固定数值，所以利用简化算法计算得到的实桥结构应变影响线的形状与单梁模型相比唯一的差异在于峰值点的取值不同。
34、令公式(6)对x求导，得到应变影响线一阶导数公式如下：
35、
36、
37、若移动荷载fs(x)不随x的变化而变化，则公式(7)中所有的参数均为固定值，影响线的一阶导数，即影响线斜率为常数，其几何意义为应变的变化率，能直观的反应应变的单调性。
38、本专利技术进一步说明，所述步骤二具体为，对影响线的支座处、跨中处和1/4处关键截面进行分段，即确定x的数值，分段越小，损伤定位越精确。
39、本专利技术进一步说明，在步骤三中，提取每个分段斜率，计算其中斜率均值：
40、
41、本专利技术进一步说明，所述步骤四具体为：通过影响线斜率均值的变化幅值定位损伤部位，变化幅值越大的说明此处发生损伤的概率越大，通过不断缩本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于桥梁影响线斜率均值的损伤定位方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于桥梁影响线斜率均值的损伤定位方法，其特征在于：在步骤一中，所述影响线为应变影响线、位移影响线或者转角影响线。
3.根据权利要求2所述的基于桥梁影响线斜率均值的损伤定位方法，其特征在于：在步骤一中，以应变影响线为例，引入桥梁横向荷载分布系数计算实桥结构的应变影响线，采用比拟正交异性板法，计算过程如下：
4.根据权利要求1所述的基于桥梁影响线斜率均值的损伤定位方法，其特征在于：所述步骤二具体为，对影响线的支座处、跨中处和1/4处关键截面进行分段，即确定x的数值，分段越小，损伤定位越精确。
5.根据权利要求3所述的基于桥梁影响线斜率均值的损伤定位方法，其特征在于：所述步骤三具体为：
6.根据权利要求1所述的基于桥梁影响线斜率均值的损伤定位方法，其特征在于：在步骤三中，提取每个分段斜率，计算其中斜率均值：
【技术特征摘要】
1.基于桥梁影响线斜率均值的损伤定位方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于桥梁影响线斜率均值的损伤定位方法，其特征在于：在步骤一中，所述影响线为应变影响线、位移影响线或者转角影响线。
3.根据权利要求2所述的基于桥梁影响线斜率均值的损伤定位方法，其特征在于：在步骤一中，以应变影响线为例，引入桥梁横向荷载分布系数计算实桥结构的应变影响线，采用比拟正交异性板法，计算过程如下：
【专利技术属性】
技术研发人员：龙夏毅，陈齐风，罗资清，郝天之，李明珊，杨永华，
申请(专利权)人：广西北投公路桥梁工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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