[发明专利]一种基于倾角仪的桥梁挠度测试方法及其系统

摘要

本发明公开了一种基于倾角仪的桥梁挠度测试方法，包括：倾角测量步骤用于通过在测试桥梁的多个截面位置设置倾角仪，进行桥梁的截面转角的测量，获取倾角仪的转角数值；挠度测试步骤用于基于每个倾角仪在同一时刻采集到的转角数值与各个倾角仪的初始转角值的差值获取一n阶振型的组合系数，并基于该组合系数计算获取桥梁挠度。本发明还公开了一种基于倾角仪的桥梁挠度测试系统。

主权项

1.一种基于倾角仪的桥梁挠度测试方法，其特征在于，包括：倾角测量步骤：通过在测试桥梁的多个截面位置设置倾角仪，进行桥梁的截面转角的测量，获取所述倾角仪的转角数值；挠度测试步骤：基于每个所述倾角仪在同一时刻采集到的转角数值与各个所述倾角仪的初始转角值的差值获取一n阶振型的组合系数，并基于所述组合系数计算获取桥梁挠度；所述桥梁挠度通过下式计算获取：其中，Ai为所述组合系数，所述组合系数Ai通过下式计算获取：其中，所述Pi和Mi分别为第i阶振型力和振型质量，所述ωi为桥梁结构的第i阶自振频率；所述P_i的计算公式为：所述M_i的计算公式为：其中，所述p(x)为均布荷载，所述m(x)为模态质量，为第i阶振型；所述第i阶振型可由三角级数表示为：其中，所述bn为常系数，L为桥梁跨度，变量n为第i阶振型的最大阶数；将式(6)中的代入式(4)中可得：在单位时间内，p(x)的表达式是固定的，不随时间和作用力的位置而改变，式(7)可简化为：式(8)中，为单位时间内作用于梁体的集中力等效值，L为桥梁跨度；桥梁结构的各阶圆频率ω_i一般为常数，将式(6)中的代入式(5)中可得：将模态质量简化，因此，式(9)可简化为：上式中，为梁体单位长度质量；将式(6)、式(8)、式(10)和ωi代入式(2)中，可得：上式中，除为x函数外，其余均为常数，以c_i代替，因此，式(11)可简化为：梁体截面的倾角方程可通过式(12)对x求导数得到：只考虑4阶模态，取n＝4；根据实测的倾角值与初读数的差值θi，i＝1,2,…4，建立4个方程组成的方程组；基于所述组合系数A_i和所述第i阶振型距梁端x处的桥梁所述挠度的计算公式为：所述c_i的计算公式为：其中，所述θ_i，i＝1,2,…4为通过所述倾角仪实测的倾角值与初读数的差值。