一种桥梁抗弯刚度识别方法

摘要

本发明公开一种桥梁抗弯刚度识别方法，属于桥梁结构的健康诊断与健康监测技术领域。所述桥梁抗弯刚度识别方法通过有限元动力模型建立模块对其接收的桥梁设计资料建立有限元动力模型；再通过模拟分析模块将有元动力模型的模态添加锯齿形模态系统误差以及集中质量随机误差的模态一、添加模态随机误差以及集中质量随机误差的模态二作为有限元动力模型的输入信息，得到关系图，并通过关系图识别出最佳有限权量；最后刚度识别模块根据实测模态及最佳有限权量对桥梁刚度进行识别。本发明桥梁抗弯刚度识别方法通过提高桥梁结构的刚度识别的准确度、可靠性和实用性，最大程度降低测量误差对识别结果的影响，并使识别结果能够被工程所接受。

主权项

一种桥梁抗弯刚度识别方法，其特征在于，包括以下步骤：1)有限元动力模型建立模块对其接收的桥梁设计资料建立有限元动力模型；2)模拟分析模块读取有限元动力模型，并对有限元动力模型进行理论计算，对计算得到的模态添加±0％～±1％程度的锯齿形模态系统误差以及±0％～±10％程度的集中质量随机误差得到模态一，对计算得到的模态添加±0％～±1％程度的模态随机误差以及±0％～±10％程度的集中质量随机误差得到模态二；再将模态一、模态二作为有限元动力模型的输入信息，得到有限权量与单元刚度最大误差的关系图、有限权量与单元刚度绝对误差平均值的关系图，并根据有限权量与单元刚度最大误差的关系图、有限权量与单元刚度绝对误差平均值的关系图得出单元刚度识别结果的绝对最大误差值最小的最佳有限权量；3)刚度识别模块读取有限元动力模型，并对有限元动力模型进行理论计算，对计算得到的模态添加±0％～±1％程度的锯齿形模态系统误差得到实测模态；再根据实测模态及最佳有限权量对桥梁刚度进行识别；其中，步骤3)中根据实测模态及最佳有限权量通过数学模型一对桥梁刚度进行识别，得到单元刚度系数的最小二乘解；数学模型一为：(j＝i时为ω²_i,j≠i时为零)α＝{α₁，α₂，α₃，...α_r}^T(α_i≠0,i＝1,2...R,R为α_i的数量)K＝α×EIDα＝F‑vΣpvv＝Σp{(D_ijα_i‑F_i)²+(γDˊ_ijα_i‑γω_i²)²}(i＝1,...L×N,j＝1,...R)$\frac{\partial \mathrm{\Sigma pvv}}{\partial {\alpha }_i}=0$其中，上式中K、M分别为刚度矩阵及质量矩阵(本文采用集中质量矩阵)，ω²_i、及分别为自振频率及振型及其转置矩阵，L为测试模态阶数，γ为有限权量，α为单元刚度系数，EI为单元刚度，α_i为损伤指标，D为(L×N)×R阶矩阵，F为(L×N)×1列阵，v为测试误差，通常情况下，R<L×N，Dˊ_ij表示包含有限权量γ的类似D_ij的矩阵形式。