[发明专利]大跨度桥梁静载挠度曲线的间接量测方法、系统及终端

说明书

本发明属于桥梁量测技术领域，公开了一种大跨度桥梁静载挠度曲线的间接量测方法、系统及终端，获取桥梁实际挠度曲线的无量纲幅值形状；获取桥梁某参考点处实际挠度值或倾斜角；修正无量纲幅值形状获得实际挠度曲线。本发明利用模态识别理论辨识与桥梁挠度曲线对应的最低阶模态振型，以作为桥梁真实挠度曲线的无量纲形状，仅需另获知桥梁某单一参考点处实际挠度测量值或参考截面处倾斜角度即可。本发明在获得全桥静载挠度曲线的同时，也可得到桥梁在当前静载工况下的各阶模态特性参数。本发明依赖的最低阶振型辨识精度高，挠度曲线测试简单且成本较低；同时无需在待测桥下搭设测试支架，适用于大跨度桥梁全桥静载试验挠度曲线测量。

技术领域

本发明属于桥梁量测技术领域，尤其涉及一种大跨度桥梁静载挠度曲线的间接量测方法、系统及终端。

背景技术

目前，交通基础设施为经济社会发展的基础和必备条件，桥梁结构作为交通生命线中的枢纽工程，其畅通和安全在国民经济快速稳定的发展中起着至关重要的作用。而随着桥梁结构分析理论不断发展完善以及新建筑材料和新施工工艺的不断应用，桥梁结构朝着大型化、复杂化以及柔性化方向不断发展。大跨度桥梁在长期运营过程中会受到车辆荷载、地震、风及环境侵蚀等各种因素影响，其技术状况往往不断产生变化，通常表现为其功能性的降低，影响其安全使用，近几十年来，国内外发生的大跨度桥梁安全事故不在少数，因此，开展大跨度桥梁检测鉴定与健康监测评估，确保桥梁在施工期与运营期的健康安全至关重要。桥梁静载试验是对桥梁结构物工作状态进行直接测试的一种鉴定手段，通过静载试验获得的桥梁挠度，是直接反映桥梁结构竖向整体刚度的一个至关重要参数，也与桥梁的承载能力及抵抗地震等动荷载的能力密切相关。根据桥梁挠度曲线的变化情况可以判断出桥梁状态是否正常，是否需要修复或停用，有效预防灾难事故发生。因此，发展一种针对大跨度桥梁静载挠度测量的科学有效手段，对于桥梁实际承载能力评估与桥梁抗震减灾具有重要意义，同时也能为完善桥梁设计理论和施工工艺积累经验与相关科学资料。

现有相关挠度测量技术及其主要不足如下：

位移计挠度测量法(如专利CN203053665U、CN106908207A及CN208171233U等)：该类方法利用机械或电子式百分表、千分表等测量桥梁挠度，其优点是设备简单、安装方便并且可以多点同步测量，但缺点是需要在待测桥梁下方搭设测试支架，测试效率低下，工时耗费较多，仅适用于桥梁下方可搭设支架的情况，而对于跨河、跨线、高敦以及大跨度桥梁难以适用。

水准仪挠度测量法(如专利CN204064597U、CN212228339U及CN212482473U等)：该类方法采用精密水准仪测定桥面两测点之间的高差，通过已知高程的桥面测点出发，沿着选定的水准路线逐站测定各点高程，其优点是测试精度较高，测试方便且无需搭设支架，但缺点是水准测试需要设置转站，对于大跨度桥梁测试时间较长，且测试精度较容易受标尺立尺与读数等影响。

全站仪挠度测量法(如专利CN112393717A及论文编号1672-5867(2019)01-0041-04等)：该类方法基于三角高程测量法原理，采用高精度全站仪通过测量两点间的竖直角和水平距离求得此两点间高差以得出桥梁挠度，其优点是测量方法简单，测试精度较高且不受地形条件的限制，为桥梁挠度测量的基本方法之一，但缺点是测试精度受仪器高、棱镜高、测距、竖直角以及大气环境等因素综合影响。

连通管挠度测量法(如专利CN1542405A、CN201034799Y及论文DOI：10.19776/j.gdgljt.2021-01-0040-04等)：该类方法基于连通管测量原理，间隔一定距离在被测桥面铺设连通管，当桥梁梁体发生挠曲变形时，各测点处的液位相应变化，通过传感器采集液位变化而间接得到挠度，其优点是测试简单易行，相对精度较高，但缺点是连通管铺设安装较为复杂，大跨桥梁测试成本可观，且测量实时性相对较差。