载重车作用下π型钢-混连续刚构桥承载力智能检测方法

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1.载重车作用下π型钢-混连续刚构桥承载力智能检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：桥梁测试断面确定选择三跨π型钢-混连续刚构桥的中跨跨中断面作为测试断面；步骤二：载重车技术指标确定选择三轴载重车作为加载车辆，确定载重车的前轴与中轴间轴距ξ、中轴与后轴间轴距ξ、前轴轴重P、中轴轴重P和后轴轴重P；12123步骤三：构建桥梁结构刚度的计算矩阵以主梁与桥墩的交点及桥墩与地面的交点为结点，将三跨π型钢-混连续刚构桥结构离散为5个杆件单元，包括3个主梁杆件单元和2个桥墩杆件单元，视杆件单元为两端固结的平面单元，从桥梁一端向另一端对5个杆件单元依次进行编号为：①号主梁杆件单元、②号桥墩杆件单元、③号主梁杆件单元、④号桥墩杆件单元及⑤号主梁杆件单元，同时从桥梁一端向另一端对6个结点依次进行编号，桥墩下侧结点依次进行编号为：3号结点及5号结点，主梁结点依次进行编号为：1号结点、2号结点、4号结点及6号结点，令每个杆件单元的始端结点为i且末端结点为j，其中，主梁杆件单元按编号方向确定始端结点和末端结点，桥墩杆件单元按自下向上的方向确定始端结点和末端结点，i＝1, 2, 3, 4, 5，j＝2, 4, 6，以①号主梁杆件单元的始端结点为原点，以从始端结点向末端结点的方向为X轴的正向，以X轴的正向绕原点逆时针旋转90°为Y轴的正向，建立整体坐标系，则整体坐标系下桥梁结构刚度的计算矩阵K为：式中，E为主梁弹性模量，A为主梁截面面积，I为主梁截面抗弯惯性矩，L为主梁跨度，E为桥墩弹性模量，A为桥墩截面面积，I为桥墩截面抗弯惯性矩，L为桥墩高度；aaaabbbb步骤四：建立桥梁结构计算荷载矩阵当竖直向下的单位集中力作用于χ号主梁杆件单元时，该主梁杆件单元两侧的桥墩墩顶结点计算荷载矩阵如下所示：式中，和/>分别为竖直向下的单位集中力作用于χ号主梁杆件单元时该主梁杆件单元两侧的桥墩墩顶结点计算荷载，/>和/>分别代表i结点与j结点处水平向力、竖直向力与弯矩计算荷载，τ为竖直向下的单位集中力距该主梁杆件单元始端结点的距离；同时，其余任意桥墩墩顶结点γ计算荷载矩阵如下所示：式中，和/>分别代表墩顶结点γ处水平向力、竖直向力与弯矩计算荷载；当竖直向下的单位集中力作用于χ号主梁杆件单元时，桥梁结构计算荷载矩阵如下所示：式中，和/>分别代表1号结点处水平向力与弯矩计算荷载，/>和/>分别代表2号结点处水平向力、竖直向力与弯矩计算荷载，/>和/>分别代表4号结点处水平向力、竖直向力与弯矩计算荷载，/>和/>分别代表6号结点处水平向力与弯矩计算荷载；步骤五：计算各桥墩墩顶结点位移根据桥梁结构的计算刚度方程可求得墩顶结点位移矩阵如下：Δ＝KF-1χ即：式中，u和分别代表1号结点处水平向位移与转角位移，u、v和/>分别代表2号结点处水平向位移、竖直向位移与转角位移，u、v和/>分别代表4号结点处水平向位移、竖直向位移与转角位移，u和/>分别代表6号结点处水平向位移与转角位移；122446步骤六：杆件单元端力计算并绘制桥梁结构弯矩图以始端结点为原点，以从始端结点向末端结点的方向为X轴的正向，以X轴的正向绕原点逆时针旋转90°为Y轴的正向，分别对5个杆件单元建立局部坐标系，根据上述计算桥梁全部结点位移已知，则桥墩杆件单元端力如下：式中，为局部坐标系下桥墩杆件单元的端力，u、v和/>分别代表桥墩杆件单元j结点处水平向位移、竖直向位移与转角位移；bjbj③号主梁杆件单元端力如下：①号主梁杆件单元端力如下：⑤号主梁杆件单元端力如下：式中，为局部坐标系下主梁杆件单元的端力，u、v和/>分别代表主梁杆件单元i结点处水平向位移、竖直向位移与转角位移，u、v和/>分别代表主梁杆件单元j结点处水平向位移、竖直向位移与转角位移；aiaiajaj首先，在测试断面处加载竖直向下的单位集中力，按照步骤三～步骤六计算各杆件单元端力，并根据和/>的计算结果绘制该工况下桥梁结构弯矩图；其次，由桥梁一端主梁始端结点按照步长ψ向桥梁另一端主梁末端结点逐步加载竖直向下的单位集中力，再次按照步骤三～步骤六计算各杆件单元端力，并根据和/>的计算结果依次绘制每一个工况下桥梁结构弯矩图；步骤七：构建桥梁理论位移影响线矩阵根据下式计算单位集中力在λ处时测试断面的位移：式中，Δ为在单位集中力加载在λ处引起的测试断面的竖向位移，为单位集中力作用在测试断面下的弯矩，M为单位集中力加载在λ处时的结构弯矩；λλ之后，建立n行1列的桥梁理论位移影响线矩阵：Φ＝[Δ … Δ … Δ]L1λnT其中，完成三跨π型钢-混连续刚构桥理论位移影响线的计算；步骤八：采集载重车沿桥梁行驶下测试断面位移时程与时空坐标转换在测试断面处布置位移传感器，载重车以速度v沿桥梁中心线行驶通过桥梁进行测试，选取载重车前轴上桥到后轴下桥所用的时间作为采集时间，利用位移传感器实时测量并记录测试断面的位移时程，并将其转换成空间坐标系下的位移函数：式中，x为行驶至t时刻时载重车前轴距离主梁始端结点的纵向距离，D(t)为采集时间范围内测试断面处的位移时程，R和R分别为采集时间起始和终止时刻测试断面处的位移值；cqz步骤九：构建桥梁检测信息矩阵首先，从0开始以步长ψ至(m-1)ψ逐步计算测试断面空间坐标系下的位移函数D(x)，建立m行1列的测试断面位移矩阵D：D＝[D(0) D(ψ) … D(mψ-2ψ) D(mψ-ψ)]<其中，之后，建立m行n列的车辆信息矩阵V：其中，每列P与P之间相隔个0元素，每列P与P之间相隔/>个0元素；<<<<步骤十：构建桥梁实际位移影响线矩阵采用最小二乘法建立n行1列的桥梁实际位移影响线矩阵：<＝(VV)<D＝[η … η … η]<<-1<<<<<式中，η … η … η为矩阵的n个元素；<<<步骤十一：桥梁结构承载力等级判别根据桥梁理论位移影响线矩阵Φ、桥梁实际位移影响线矩阵Φ以及相应的纵向坐标y，构建桥梁理论位移影响线函数f与桥梁实际位移影响线函数f：<<LC构建桥梁结构承载力评定指标：当0＜S≤5％，则桥梁结构承载力下降等级为I级，当5％＜S≤10％，则桥梁结构承载力下降等级为II级，当S＞10％，则桥梁结构承载力下降等级为III级，I级、II级与III级的桥梁结构承载力下降程度逐级递增。