基于多点挠度检测值对主梁抗弯刚度的损伤识别

摘要

【目的】桥梁结构长期受到车辆荷载、环境等因素作用后会发生不同程度的损伤。损伤后桥梁的安全性与功能完整性降低，严重的损伤还会导致桥梁垮塌。定期对运行中的桥梁进行损伤识别能够及时发现桥梁危害问题，并对其进行科学维修加固，进而避免灾难性事故的发生，降低人员伤亡和经济损失。因此，制定精准、高效的桥梁损伤识别方法是保障交通运输安全运行的刚性需求，也是推动桥梁安全监测技术发展的核心手段。【方法】目前大多桥梁损伤识别方法在数据采集时对外界环境、传感器数量和精度要求较高，且操作流程复杂。为简化主梁损伤识别过程，基于挠度与抗弯刚度间的力学关系，建立了主梁损伤后抗弯刚度与检测挠度值的力学模型，进而揭示梁体抗弯刚度在损伤情况下的变化规律。仅根据损伤后主梁的各点挠度实测值，即可识别出主梁各位置的抗弯刚度损伤程度、损伤位置和损伤范围。【结果】对比分析主梁损伤前后的抗弯刚度曲线发现，主梁损伤后，其抗弯刚度曲线会在损伤部位发生台阶状的下降突变，根据突变情况可以识别出主梁的损伤信息，即主梁抗弯刚度曲线突变下降段位置为主梁损伤位置，下降段长度为损伤范围，下降段数量为损伤数量。检测过程中主梁划分区段长度决定了梁体损伤识别的准确程度，加载区域划分长度可取加载工具长度，非加载区域可取梁长的1/10～1/20。【结论】提出的损伤识别方法能够准确识别主梁完好与主梁损伤时桥梁的抗弯刚度分布情况，且对主梁发生长区域、连续性的复杂损伤情形同样适用，该损伤识别方法操作性强，测取数据类型单一，节约了桥梁检测成本，研究内容可为现有桥梁损伤识别技术的发展提供一定的指导与借鉴。

关键词

桥梁工程 / 主梁 / 损伤识别 / 抗弯刚度 / 挠度检测值 / 损伤位置 / 损伤程度 / 复杂损伤