基于多灾害敏感系数指标的桥梁结构传感器布置方法

摘要

本发明公开了一种基于多灾害敏感系数指标的桥梁结构传感器布置方法，主要包括建立桥梁结构有限元模型，单一灾害指标敏感系数分析，多灾害指标敏感系数分析和确定传感器布置位置等步骤。本发明利用多灾害敏感系数指标进行传感器布置，实现了对桥梁结构灾害效应的敏感区域进行重点监测，比现有均匀布置传感器具有更好的监测效果。

主权项

1.一种基于多灾害敏感系数指标的桥梁结构传感器布置方法，其特征在于，该布置方法包括如下步骤：步骤10：建立大跨桥梁结构的有限元分析模型：根据大跨桥梁结构的设计图纸和说明资料，建立构件桥塔、桥面系、桥墩以及缆索的三维有限单元模型；并在主梁和主塔之间设置横桥向和竖向抗风支座单元；建立各边墩处主梁节点与墩顶节点的主从关系；桥墩底部固结；步骤20：分析单一灾害作用下桥梁结构节点的效应指标敏感度，获得各灾害作用对应的节点效应指标敏感系数：步骤21、在桥梁结构荷载效应计算所需要考虑的多种灾害作用中选取一种并施加到所述三维有限元模型上，选定模型节点荷载效应的分析指标，通过有限元求解得到分析指标的计算值步骤22、将选取灾害的作用强度降低为X%，再次施加到所述三维有限元模型，通过有限元求解得到节点效应指标的计算值其中X为90～98；步骤23、计算选取灾害对应节点效应指标的敏感系数（K₁）：$K_1=|{\hat{E}}^1-{{\hat{E}}^1}_{X\%}|$式中，||表示取绝对值，基于步骤21～23可得到各灾害作用对应节点效应指标的敏感系数（K），其中敏感系数K=[K₁,K₂,...,K_n]，n表示作用于桥梁结构的灾害种类，K_i表示第i种灾害作用对应节点效应指标的敏感系数，i=1,2,...,n；步骤30：根据各灾害作用对节点效应的参与权重，计算多灾害作用下桥梁结构节点的效应指标敏感系数：步骤31、根据各灾害作用在桥梁结构设计基准期内发生的概率p_i，确定各灾害作用对节点效应的参与权重（γ_i）：γ_i=p_i步骤32、计算多灾害作用下桥梁结构节点的效应指标敏感系数$\hat{\gamma }=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\gamma }_i{K}_i$步骤40：根据效应指标敏感系数确定多灾害作用下桥梁结构的典型节点，此类节点位置即可作为传感器的布置位置：选取敏感系数对应的节点作为典型节点，其中敏感系数的取值范围为：$0.9{\hat{\gamma }}_{\max }\le \bar{\gamma }\le {\hat{\gamma }}_{\max }$式中，为有限元模型所有节点的最大效应指标敏感系数。