CN113884258B - 一种考虑温度对桥梁刚度影响的检验系数修正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种考虑温度对桥梁刚度影响的检验系数修正方法，不仅能提高计算精确度与评价准确度，还能为目标的校验系数进行修正，且可以适应目前桥梁承载能力，并可以消除现场测试温度环境对结构校验系数精度的影响，从而保证桥梁承载力评定结果的可靠度，其解决的技术方案是，包括以下步骤，首先获得混凝土主梁在不同温度下的荷载‑响应关系，然后建立主梁整体温度与主梁刚度的回归关系，得到回归系数，然后根据所述回归系数计算理论参考温度下的主梁刚度，最大加载力时的主梁刚度，最后计算温度修正系数并对桥梁荷载试验的校验系数进行温度修正。

Description

一种考虑温度对桥梁刚度影响的检验系数修正方法
技术领域
本发明涉及一种桥梁承载能力评定技术领域，特别是一种考虑温度对桥梁刚度影响的检验系数修正方法。
背景技术
桥梁是交通基础设施中的重要组成部分，近三十年来，我国桥梁工程建设事业取得了举世瞩目的成就。新建桥梁质量评定和已建桥梁承载能力评定最直接、最有效的方法和手段是桥梁荷载试验，其主要目的是当通过检算分析尚无法明确评定桥梁承载能力时，通过对桥梁施加静力荷载作用，测定桥梁结构在试验荷载作用下的结构响应，并据此确定检算系数重新进行承载能力检算评定或直接判定桥梁承载能力是否满足要求。
对于荷载试验结果的分析，校验系数是其最重要的评价指标之一。通过在数据采集过程中实时计算桥梁挠度校验系数，可以实时评估监测桥梁结构性能；亦可通过挠度校验系数的退化预测钢筋混凝土梁寿命剩余率。但，校验系数的计算受诸多因素的影响，其主要有：设计计算简化、保守，测试仪器的精密度、测试方法的选择、测试人员的经验、现场测试环境等。传统荷载试验评定中校验系数长期以来取值粗略，无法适应目前桥梁承载能力评定。因此，想要真实反映结构实际的承载力，需要一种以提高计算精确度与评价准确度为目标的校验系数修正方法。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供了一种能提高计算精确度与评价准确度为目标的校验系数修正方法，且可以适应幕墙桥梁承载能力，并可以消除现场测试温度环境对结构校验系数精度的影响，从而保证桥梁承载力评定结果的可靠度。
其解决的技术方案是，其特征在于，包括以下步骤；
步骤一：获得混凝土主梁在不同温度下的荷载-响应关系
(1)荷载试验前传感器读数置零并进行主梁预加载，记录预加载荷载值F0与此荷载下主要测点的实测弹性变位或应变值
Figure GDA0003414663290000011
同时测量主梁整体温度T0，随后卸载并建立T0时刻的荷载-响应关系：
Figure GDA0003414663290000021
T＝T0
(2)正式实验时传感器读数置零并进行一级加载，记录一级荷载值F1与此荷载下主要测点的实测弹性变位或应变值
Figure GDA0003414663290000022
测量主梁整体温度T1，并建立T1时刻的荷载-响应关系：
Figure GDA0003414663290000023
T＝T1
(3)卸载时，当混凝土主梁上剩余荷载为F1，记录主要测点的实测弹性变位或应变值
Figure GDA0003414663290000024
继续卸载直至荷载为0，测量主梁整体温度Tn+2并记录主要测点的实测弹性变位或应变值
Figure GDA0003414663290000025
建立此时的荷载-响应关系：
Figure GDA0003414663290000026
T＝Tn+2
步骤二：建立主梁整体温度T与主梁刚度k的回归关系，得到回归系数b1：
k＝b1T+kreg
主梁整体温度T与主梁刚度k的回归关系亦可为混凝土材料温度T与弹性模量E的关系：E＝c1T+Ereg，温度-弹性模量关系可利用与混凝土主梁同批次预留的混凝土试块在实验室内测得。
步骤三：根据步骤二所述回归系数b1计算理论参考温度Ts下的主梁刚度
Figure GDA0003414663290000027
；最大加载力时(温度Te)下的主梁刚度
Figure GDA0003414663290000028
Figure GDA0003414663290000029
Figure GDA00034146632900000210
步骤四：计算温度修正系数β并对桥梁荷载试验的校验系数ζ进行温度修正：
Figure GDA00034146632900000211
式中：
Figure GDA00034146632900000212
与
Figure GDA00034146632900000213
分别为计算理论参考温度Ts下和最大加载力时温度Te下的混凝土弹性模量；Se代表试验荷载作用下主要测点的实测弹性变位或应变值；Ss代表试验荷载作用下主要测点的理论计算变位或应变值。
本发明有益效果是：1.本发明的校验系数修正方法具备严格的理论基础，考虑了温度对混凝土弹性模量或混凝土桥梁结构刚度的影响；
2.消除了实际荷载试验时结构温度对结构校验系数的影响，提高了静力荷载试验结构校验系数的精度；
3.保证了实际荷载试验评定结果的准确性；
4.能有效防止因现场实测温度与理论计算温度不同而导致的评定结果误判。
附图说明
图1为本发明流程图。
图2为本发明考虑实测温度影响的简支箱梁实体模型。
图3为本发明不同温度下主梁各测点的竖向位移。
图4为本发明利用本发明方法修正前后的校验系数。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本发明的具体实施方式做出进一步详细说明。
本发明的校验系数修正方法分“获得混凝土主梁在不同温度下的荷载-响应关系”，“建立主梁整体温度T与主梁刚度k的回归关系，得到回归系数b1”，“根据步骤三所述回归系数b1计算理论参考温度Ts下的主梁刚度
Figure GDA0003414663290000031
最大加载力时(温度Te)下的主梁刚度
Figure GDA0003414663290000032
”，“计算温度修正系数β并对桥梁荷载试验的校验系数ζ进行温度修正”四步，具体实施方式上文已经给出，接下来结合一个简支的箱梁模型来说明发明的使用方法和特点。
在数值算例中，箱梁的截面及边界条件见图2，梁长30m，宽2.4m。考虑混凝土弹性模量受材料温度的影响及其相关关系，将某实桥测量的竖向温度分布作为外部作用，分别在主梁平均温度为10℃，20℃，30℃时在主梁跨中施加荷载。
传感器分别位于主梁跨度的四分之一，二分之一，四分之三处。
主梁平均温度为10℃，20℃，30℃时由荷载引起的主梁四分之一跨，跨中，四分之三跨的位移结果如图3所示。主梁受温度增加的影响而变柔，刚度降低，各测点的竖向位移均随温度增长而线性增加。
10.20.30这三个温度作为选取的代表性温度，其余温度均可。
由各测点竖向位移得到的荷载试验校验系数如图4所示。
结果显示，在没有考虑温度对混凝土弹性模量/主梁刚度影响的情况下，校验系数误差较大，与理论参考温度相差10度的温差作用可引校验系数高达约5％的误差。
而本发明提出的一种考虑温度对桥梁刚度影响的校验系数修正方法可以降低实际试验温度环境对校验系数的影响，降低实际荷载试验中的校验系数误差。
这种校验系数的修正方法为荷载试验评定技术提供了重要技术修正，经本方法修正后，校验系数的相对误差远远不足0.5％。

Claims (3)

1.一种考虑温度对桥梁刚度影响的校验系数修正方法，其特征在于，包括以下步骤；
步骤一：获得混凝土主梁在不同温度下的荷载-响应关系
(1)荷载试验前传感器读数置零并进行主梁预加载，记录预加载荷载值F0与此荷载下主要测点的实测弹性变位或应变值
Figure FDA0003414663280000011
同时测量主梁整体温度T0，随后卸载并建立T0时刻的荷载-响应关系：
Figure FDA0003414663280000012
T＝T0
(2)正式实验时传感器读数置零并进行一级加载，记录一级荷载值F1与此荷载下主要测点的实测弹性变位或应变值
Figure FDA0003414663280000013
测量主梁整体温度T1，并建立T1时刻的荷载-响应关系：
Figure FDA0003414663280000014
T＝T1
(3)卸载时，当混凝土主梁上剩余荷载为F1，记录主要测点的实测弹性变位或应变值
Figure FDA0003414663280000015
继续卸载直至荷载为0，测量主梁整体温度Tn+2并记录主要测点的实测弹性变位或应变值
Figure FDA0003414663280000016
建立此时的荷载-响应关系：
Figure FDA0003414663280000017
T＝Tn+2
步骤二：建立主梁整体温度T与主梁刚度k的回归关系，得到回归系数b1：
k＝b1T+kreg
步骤三：根据步骤二所述回归系数b1计算理论参考温度Ts下的主梁刚度
Figure FDA0003414663280000018
；最大加载力时(温度Te)下的主梁刚度
Figure FDA0003414663280000019
Figure FDA00034146632800000110
Figure FDA00034146632800000111
步骤四：计算温度修正系数β并对桥梁荷载试验的校验系数ζ进行温度修正：
Figure FDA0003414663280000021
式中：Se代表试验荷载作用下主要测点的实测弹性变位或应变值；Ss代表试验荷载作用下主要测点的理论计算变位或应变值。
2.根据权利要求1所述一种考虑温度对桥梁刚度影响的校验系数修正方法，其特征在于，所述主梁整体温度T与主梁刚度k的回归关系亦可为混凝土材料温度T与弹性模量E的关系：
E＝c1T+Ereg
温度-弹性模量关系可利用与混凝土主梁同批次预留的混凝土试块在实验室内测得。
3.根据权利要求1所述一种考虑温度对桥梁刚度影响的校验系数修正方法，其特征在于，所述温度修正系数β亦可表示为：
Figure FDA0003414663280000022
式中：
Figure FDA0003414663280000023
与
Figure FDA0003414663280000024
分别为计算理论参考温度Ts下和最大加载力时温度Te下的混凝土弹性模量。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101532917A (zh) * 2009-04-15 2009-09-16 江苏省交通科学研究院股份有限公司 一种桥梁承载能力快速荷载试验方法
CN102095596A (zh) * 2011-01-11 2011-06-15 中南大学 一种桥梁疲劳寿命计实时温度补偿方法
RU2443973C1 (ru) * 2010-10-15 2012-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика
JP2015087351A (ja) * 2013-11-01 2015-05-07 大日本印刷株式会社 コンクリート異常検知シートおよびその施工方法
CN104677656A (zh) * 2014-12-03 2015-06-03 中国建筑科学研究院 一种用于简支梁桥静载荷试验应变测试温度修正方法及仪器
CN105486242A (zh) * 2015-11-20 2016-04-13 西安航天计量测试研究所 一种用于带有封装的光纤光栅应变传感器温度补偿方法
CN107389285A (zh) * 2017-06-16 2017-11-24 东南大学 一种基于温度改变的桥梁快速测试与评估方法
CN108399277A (zh) * 2018-01-24 2018-08-14 华南理工大学 一种基于温度与应变关联性的桥梁损伤识别方法
CN109299498A (zh) * 2018-08-07 2019-02-01 山东大学 拉脱法检测结果时间及温度效应修正的判别方法及系统
CN111832442A (zh) * 2020-06-28 2020-10-27 河海大学 从海量桥梁动态应变数据中自动化分离温度应变成分的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110135474A1 (en) * 2010-04-29 2011-06-09 Matthias Thulke Method for temperature calibration of blade strain gauges and wind turbine rotor blade containing strain gauges
US10139306B2 (en) * 2014-01-14 2018-11-27 Iowa State University Research Foundation, Inc. Method and system for bridge damage detection
CN105953996B (zh) * 2016-06-30 2017-04-19 东南大学 一种基于冲击振动的桥梁检测评估方法与设备
US10423831B2 (en) * 2017-09-15 2019-09-24 Honeywell International Inc. Unmanned aerial vehicle based expansion joint failure detection system

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101532917A (zh) * 2009-04-15 2009-09-16 江苏省交通科学研究院股份有限公司 一种桥梁承载能力快速荷载试验方法
RU2443973C1 (ru) * 2010-10-15 2012-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика
CN102095596A (zh) * 2011-01-11 2011-06-15 中南大学 一种桥梁疲劳寿命计实时温度补偿方法
JP2015087351A (ja) * 2013-11-01 2015-05-07 大日本印刷株式会社 コンクリート異常検知シートおよびその施工方法
CN104677656A (zh) * 2014-12-03 2015-06-03 中国建筑科学研究院 一种用于简支梁桥静载荷试验应变测试温度修正方法及仪器
CN105486242A (zh) * 2015-11-20 2016-04-13 西安航天计量测试研究所 一种用于带有封装的光纤光栅应变传感器温度补偿方法
CN107389285A (zh) * 2017-06-16 2017-11-24 东南大学 一种基于温度改变的桥梁快速测试与评估方法
CN108399277A (zh) * 2018-01-24 2018-08-14 华南理工大学 一种基于温度与应变关联性的桥梁损伤识别方法
CN109299498A (zh) * 2018-08-07 2019-02-01 山东大学 拉脱法检测结果时间及温度效应修正的判别方法及系统
CN111832442A (zh) * 2020-06-28 2020-10-27 河海大学 从海量桥梁动态应变数据中自动化分离温度应变成分的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
邹武雷 ; .基于实测影响线的中小跨径梁桥承载力快速评定.福建交通科技.2020,(第04期),全文. *

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