基于分布式应变的箱梁桥变形监测及移动荷载识别研究

来源 :福州大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:anysome_921
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随着箱梁桥在公路、铁路上的广泛应用,其安全状况越来越受到工程界的重视。这些箱形桥梁的安全直接关系到人民群众的生命财产安全、社会和经济的健康发展,因此有必要对其健康状态进行准确的监测和对其运营状况进行科学的管理。桥梁结构的变形是监测其健康状态的一个重要指标,已有的桥梁变形测量方法很多,但仍缺乏能够实现实时、在线监测并适应如跨越山谷、江河等不利环境的变形监测方法;过桥车辆的重量是桥梁运营管理中必须严格控制的数据,超重超限车辆不仅给桥梁结构本身造成损坏,还对人们的人身和财产安全形成威胁。本文围绕箱梁桥挠度监测和过桥车辆的自重荷载识别展开研究,研究的主要内容和成果如下:(1)变形监测方面,在共辆梁法分布式变形监测方法的基础上,研究出了箱梁分布式变形监测方法。在进行箱梁变形监测时,不仅要考虑剪切作用造成的部分,还要考虑剪力滞效应的影响。本文利用铁木辛柯梁一阶剪切理论推导了剪切挠度计算公式,并利用剪力滞系数对公式修正,得到了监测箱梁变形的总公式。理论推导后,进行数值算例模拟以验证推导方法的适用性和公式的准确性,结果表明该挠度监测方法能有效监测出箱梁结构的变形。(2)桥梁移动荷载识别方面,利用影响线原理实现了对过桥车重的称量。该称重方法通过布设在桥梁上的传感器监测到的车辆通过时的分布式应变,各测点均获得应变-时间曲线,利用不同测点的应变曲线识别出车速,然后计算出整个桥梁上分布式应变之和的积分面积,再与标定的积分面积相比获得车重。数值算例结果表明:在已知车辆速度的条件下,影响线积分方法能够精确反演车辆荷载,且反演结果几不受车速大小的影响;在车辆速度未知的情况下,通过应变响应识别出的车速也能有效进行车重反演。(3)通过箱梁模型试验对理论推导的公式进行验证,试验结果表明,以分布式应变为介质的箱梁分布式变形监测方法测量精度理想,通过对比监测结果中弯曲挠度和剪切挠度可以发现,剪切挠度的比例与理论推导和算例分析相吻合;基于影响线理论的桥梁车重反演方法能够较为准确的监测过桥车重,本文提出的称重方法能够在车辆速度未定的情况,扩大了桥梁移动荷载识别的适用范围,相对误差可以控制在5%以内。
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