一种加固试验梁桥结构参数的识别方法

摘要

本发明公开了一种加固试验梁桥结构参数的识别方法，包括：对加固之前和加固之后的试验梁桥进行加载，获得初始挠度值和实测挠度值；以初始刚度值EI0为初始值，使用最小二乘法对实际刚度进行逼近估值，获得实际刚度的逼近估计值EI1；以实际刚度的逼近估计值EI1为初始值，使用最小二乘法对实际刚度再次进行逼近估值，获得实际刚度的逼近估计值EI2；对实际刚度进行分段逼近，多次迭代直至实际刚度值收敛，从而确认实际刚度值EI后。本发明提供的技术方案操作简单、快速，利用刚度与挠度之间的非线性关系，经过多次迭代计算，有效解决了桥梁结构参数的非线性估计问题，对把握桥梁结构加固之后的真实状态和结构安装计算之中的结构参数的调整具有重要意义。

权利要求

1.一种加固试验梁桥结构参数的识别方法，其特征在于，包括：步骤S1、对加固之前的试验梁桥进行加载，获得初始挠度值；

步骤S2、对加固之后的试验梁桥时行加载，获得实测挠度值；

步骤S3、以加固之前的试验梁桥的初始刚度值EI0为初始值，使用最小二乘法对加固之后的试验梁桥的实际刚度进行逼近估值，获得加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近估计值EI1；

步骤S4、以加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近估计值EI1为初始值，使用最小二乘法对加固之后的试验梁桥的实际刚度再次进行逼近估值，获得加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近估计值EI2；

步骤S5、重复步骤S4，对加固之后的试验梁桥的实际刚度进行分段逼近，多次迭代直至加固之后的试验梁桥的实际刚度值收敛；

步骤S6、获得满足预设精度的加固之后的试验梁桥的实际刚度值EI后。

2.根据权利要求1所述的加固试验梁桥结构参数的识别方法，其特征在于，所述初始挠度值D1＝Pl3/48EI0＝0.0208Pl3，所述实测挠度值T＝Pl3/100＝0.01Pl3，P为试验梁桥的荷载值，l为试验梁桥的跨径，所述初始刚度值EI0＝1；

所述步骤S3包括：

获得挠度误差值Y1＝T-D1；

设置试验梁桥的刚度值增加0.01，获得挠度变化量为获得参数偏差估计值为

获得加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近估计值为EI1＝EI0+0.01×θ＝1.54。

3.根据权利要求1所述的加固试验梁桥结构参数的识别方法，其特征在于，在所述步骤S1和步骤S2之中，所述试验梁桥为简支状态，加固之前的试验梁桥与加固之后的试验梁桥的荷载值相同。

说明书

一种加固试验梁桥结构参数的识别方法

技术领域

[0001] 本发明涉及桥梁加固技术领域，尤其涉及一种加固试验梁桥结构参数的识别方法。

背景技术

[0002] 在实际桥梁加固施工过程之中，通过粘贴碳纤维布、钢板，张拉体外预应力等措施来提高桥梁的整体承载能力，加固之后的桥梁结构参数发生改变，而且结构参数与结构内
力和位移之间为非线性关系，主要参数的实际值与设计理想值之间也会存在一定的差异。
通过桥梁加固过程之中应力、变形的检测值和特别安排的一系列加载测试数据对加固之后
的桥梁实际参数进行识别，把握桥梁结构真实状态和结构参数的调整，已成为桥梁加固技
术领域亟待解决的问题。

发明内容

[0003] 为解决上述问题，本发明提供一种加固试验梁桥结构参数的识别方法，至少部分解决上述技术问题。

[0004] 为此，本发明提供一种加固试验梁桥结构参数的识别方法，其包括：

[0005] 步骤S1、对加固之前的试验梁桥进行加载，获得初始挠度值；

[0006] 步骤S2、对加固之后的试验梁桥时行加载，获得实测挠度值；

[0007] 步骤S3、以加固之前的试验梁桥的初始刚度值EI0为初始值，使用最小二乘法对加固之后的试验梁桥的实际刚度进行逼近估值，获得加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近
估计值EI1；

[0008] 步骤S4、以加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近估计值EI1为初始值，使用最小二乘法对加固之后的试验梁桥的实际刚度再次进行逼近估值，获得加固之后的试验梁桥的
实际刚度的逼近估计值EI2；

[0009] 步骤S5、重复步骤S4，对加固之后的试验梁桥的实际刚度进行分段逼近，多次迭代直至加固之后的试验梁桥的实际刚度值收敛；

[0010] 步骤S6、获得满足预设精度的加固之后的试验梁桥的实际刚度值EI后。

[0011] 可选的，其所述初始挠度值D1＝Pl3/48EI0＝0.0208Pl3，所述实测挠度值T＝Pl3/100＝0.01Pl3，P为试验梁桥的荷载值，l为试验梁桥的跨径，所述初始刚度值EI0＝1；

[0012] 所述步骤S3包括：

[0013] 获得挠度误差值Y1＝T-D1；

[0014] 设置试验梁桥的刚度值增加0.01，获得挠度变化量为

[0015]

[0016] 获得参数偏差估计值为

[0017]

[0018] 获得加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近估计值为

[0019] EI1＝EI0+0.01×θ＝1.54。

[0020] 可选的，其所述初始挠度值D2＝Pl3/48EI1＝0.0135Pl3，所述步骤S4包括：

[0021] 获得挠度误差值Y2＝T-D2；

[0022] 设置试验梁桥的刚度值增加0.01，获得挠度变化量为

[0023]

[0024] 获得参数偏差估计值为

[0025]

[0026] 获得加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近估计值为

[0027] EI2＝EI1+0.01×θ＝1.89。

[0028] 可选的，其在所述步骤1和步骤2之中，所述试验梁桥为简支状态，加固之前的试验梁桥与加固之后的试验梁桥的荷载值相同。

[0029] 可选的，其在所述步骤1和步骤2之中，所述实测挠度值小于所述初始挠度值，所述初始挠度值为Pl3/48，P为试验梁桥的荷载值，l为试验梁桥的跨径。

[0030] 本发明具有下述有益效果：

[0031] 本发明提供的加固试验梁桥结构参数的识别方法，包括：对加固之前和加固之后的试验梁桥进行加载，获得初始挠度值和实测挠度值；以加固之前的试验梁桥的初始刚度
值EI0为初始值，使用最小二乘法对加固之后的试验梁桥的实际刚度进行逼近估值，获得加
固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近估计值EI1；以加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼
近估计值EI1为初始值，使用最小二乘法对加固之后的试验梁桥的实际刚度再次进行逼近
估值，获得加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近估计值EI2；对加固之后的试验梁桥的实
际刚度进行分段逼近，多次迭代直至加固之后的试验梁桥的实际刚度值收敛；获得满足预
设精度的加固之后的试验梁桥的实际刚度值EI后。本发明提供的技术方案操作简单、快速，
利用刚度与挠度之间的非线性关系，经过多次迭代计算，有效解决了桥梁结构参数的非线
性估计问题，对把握桥梁结构加固之后的真实状态和结构安装计算之中的结构参数的调整
具有重要意义。

附图说明

[0032] 图1为加固试验梁桥的挠度测试系统的结构示意图；

[0033] 图2为试验梁桥加固之后刚度与挠度曲线的示意图；

[0034] 其中，附图标记为：1、试验梁桥；2、加固材料；3、千斤顶；4、反力架；5、挠度传感器；6、数据采集仪。

具体实施方式

[0035] 为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的加固试验梁桥结构参数的识别方法进行详细描述。

[0036] 实施例一

[0037] 本实施例提供一种加固试验梁桥结构参数的识别方法，包括：

[0038] 步骤S1、对加固之前的试验梁桥进行加载，获得初始挠度值。

[0039] 步骤S2、对加固之后的试验梁桥时行加载，获得实测挠度值。

[0040] 图1为加固试验梁桥的挠度测试系统的结构示意图。如图1所示，试验梁桥1两端简支，试验梁桥1的跨径为l，刚度为EI，千斤顶3安装在试验梁桥1跨中，千斤顶3支撑在反力架
4的下方，挠度传感器5设置在试验梁桥1跨中，挠度传感器5与数据采集仪6连接，千斤顶3安
装就位之后进行加载，荷载值为P，记录初始挠度值f前。

[0041] 本实施例中，对试验梁桥1底部计算跨径范围之内使用加固材料2进行加固，加固材料2为碳纤维布或者钢板，千斤顶3安装就位之后进行加载，荷载值为P，记录加固挠度值
f后。

[0042] 在初始理想条件之下，f前＝Pl3/48EI，EI作为估计值，为便于迭代计算，本实施例3
设置试验梁桥1的初始刚度EI0为1，即f前＝Pl/48。鉴于加固材料2对试验梁桥1的影响，因此
f后＜f前，本实施例以f后＝Pl3/100为例对加固试验梁桥结构参数的识别方法进行说明。

[0043] 步骤S3、以加固之前的试验梁桥的初始刚度值EI0为初始值，使用最小二乘法对加固之后的试验梁桥的实际刚度进行逼近估值，获得加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近
估计值EI1。

[0044] 本实施例中，所述初始挠度值D1＝p13/48EI0＝0.0208Pl3，所述实测挠度值T＝pl3/100＝0.01pl3，P为试验梁桥的荷载值，l为试验梁桥的跨径，所述初始刚度值EI0＝1；

[0045] 本实施例获得挠度误差值Y1＝T-D1，设置试验梁桥的刚度值增加0.01，获得挠度变化量为

[0046]

[0047] 获得参数偏差估计值为

[0048]

[0049] 获得加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近估计值为

[0050] EI1＝EI0+0.01×θ＝1.54。

[0051] 步骤S4、以加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近估计值EI1为初始值，使用最小二乘法对加固之后的试验梁桥的实际刚度再次进行逼近估值，获得加固之后的试验梁桥的
实际刚度的逼近估计值EI2。

[0052] 本实施例中，所述初始挠度值D2＝Pl3/48EI1＝0.0135Pl3。本实施例获得挠度误差值Y2＝T-D2，设置试验梁桥的刚度值增加0.01，获得挠度变化量为

[0053]

[0054] 获得参数偏差估计值为

[0055]

[0056] 获得加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近估计值为

[0057] EI2＝EI1+0.01×θ＝1.89。

[0058] 步骤S5、重复步骤S4，对加固之后的试验梁桥的实际刚度进行分段逼近，多次迭代直至加固之后的试验梁桥的实际刚度值收敛。

[0059] 根据上述方法，本实施例对试验梁桥1的EI后经过九次迭代，计算结果如表1所示：

[0060] 表1为各次逼近的刚度系数值：

[0061]参数 初始 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 第六次 第七次 第八次 第九次
EI后 1.0 1.54 1.89 1.99 2.04 2.06 2.07 2.076 2.079 2.081
挠度 0.0208Pl3 0.0135Pl3 0.011Pl3 0.0105Pl3 0.0102Pl3 0.01011Pl3 0.01006Pl3 0.010035Pl3 0.010019Pl3 0.010011Pl3[0062] 步骤S6、获得满足预设精度的加固之后的试验梁桥的实际刚度值EI后。

[0063] 图2为试验梁桥加固之后刚度与挠度曲线的示意图。如图2所示，试验梁桥1加固之后的刚度参数估计分段逼近是收敛的，刚度估计值逼近收敛于加固后的实际刚度EI后＝
2.08EI0。

[0064] 本实施例提供的加固试验梁桥结构参数的识别方法，包括：对加固之前和加固之后的试验梁桥进行加载，获得初始挠度值和实测挠度值；以加固之前的试验梁桥的初始刚
度值EI0为初始值，使用最小二乘法对加固之后的试验梁桥的实际刚度进行逼近估值，获得
加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近估计值EI1；以加固之后的试验梁桥的实际刚度的
逼近估计值EI1为初始值，使用最小二乘法对加固之后的试验梁桥的实际刚度再次进行逼
近估值，获得加固之后的试验梁桥的实际刚度的逼近估计值EI2；对加固之后的试验梁桥的
实际刚度进行分段逼近，多次迭代直至加固之后的试验梁桥的实际刚度值收敛；获得满足
预设精度的加固之后的试验梁桥的实际刚度值EI后。本实施例提供的技术方案操作简单、
快速，利用刚度与挠度之间的非线性关系，经过多次迭代计算，有效解决了桥梁结构参数的
非线性估计问题，对把握桥梁结构加固之后的真实状态和结构安装计算之中的结构参数的
调整具有重要意义。

[0065] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精
神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。