基于振动的桥梁结构损伤识别方法研究

发表时间:2016/9/23   来源:《工程建设标准化》2016年8月总第213期   作者:刘金彪
[导读] 随着人们使用的使用需求不断增加,桥梁结构也必须做出相应的调整,相关部门应更加重视属于桥梁核心部分的桥梁结构问题。

(潍坊市方正工程建设监理有限责任公司,山东,潍坊,261041)
  【摘  要】随着桥梁的使用时间越来越长,桥梁老年化现象普遍,这无疑影响着桥梁的正常使用。长年累月的风吹雨打和日晒,桥梁的稳定性发生的变化,如果采取有效的方法对桥梁进行识别,及时的处理桥梁结构损伤问题,将会造成安全隐患,严重的可能引发交通事故。
  【关键词】桥梁结构损伤;识别方法;振动;研究
  1.振动的桥梁结构损伤会造成的后果
  桥梁建设技术自出现以来一直在不断的改进创新,目前,桥梁建设技术水平已经相当成熟。桥梁为人们的出行提供了更多的便利,交通领域的桥梁数量较多,这不仅加速了交通网的完善,同时推动了交通行业的快速发展。根据桥梁的建设和使用情况分析,造成桥梁结构损伤的原因主要有两种,一种是桥梁使用年限过长,桥梁老年化现象严重。另一种则是因为桥梁本体长时间的承受超过桥梁上限的压力,从而造成桥梁出现桥墩下沉、桥梁裂痕等问题。出现桥梁结构损伤的桥梁已经不能达到常量使用标准,继续使用可能造成交通事故,从而损害人们的人身安全和财产安全,这就要求相关部门必须具有识别桥梁结构损伤的能力。桥梁坍塌事故造成的影响十分严重,特别是交通要道,一但发生车辆坍塌造成的后果无可估量,相关部门需要加强对桥梁结构损伤识别的重视。
  2.影响振动造成的桥梁结构损伤的因素
  2.1桥梁结构
  随着人们使用的使用需求不断增加,桥梁结构也必须做出相应的调整,相关部门应更加重视属于桥梁核心部分的桥梁结构问题。要提高桥梁结构的稳定性,就必须从设计环节入手,在设计时要对桥梁结构进行合理测试,最大程度的降低桥梁在设计环节容易出现的结构不合理的问题。建设时严格按照相关标准进行操作,还要加强对桥梁结构的测量,以保证建设的桥梁结构和设计的桥梁结构一致。通过对可能造成桥梁损伤的原因进行深入的研究和分析,全面的做好损伤预测,有利于提高桥梁的稳定性,保证桥梁的正常运行。
  2.2参数变化
  会对桥梁结构损伤造成影响的除了常规参数以外,还有桥梁结构参数、环境参数等也会对桥梁损伤程度造成影响。然而,在实际的桥梁结构损伤鉴别当中,往往容易忽略常规参数以外的参数,对参数变化不够重视。往往很容易影响损伤鉴别结果,不能真正的掌握桥梁结构的实际损伤程度。因此,为准确掌握损伤参数的变化,相关人员需要全面的观察并测量出桥梁的环境参数,有利于提高损伤识别准确率。
  2.3损伤识别
  桥梁结构在服役期间必然会存在大大小小的损伤,也正是由于这些潜在的损伤给人们的生命财产带来了巨大的损失,因此对于桥梁结构的损伤检测是非常有必要的。 一般的桥梁结构损伤识别方法,或多或少的都要接触桥梁问损伤的部分。使用这种方式进行桥梁水上测量,这样能够解决一定程度的桥梁损伤问题,但是,测量的结果达不到一定的水平。特别是遇到墙体出现大面积损伤,这种识别方法的局限性更加明显,测量的数据准确性难以保证,同时也无法准确测量出造成桥梁的损伤的具体问题。为了更好地识别桥梁损伤问题,掌握桥梁的损伤实际情况,相关部门需要不断地完善桥梁损伤识别的方法和技术。
  2.4人员专业
  要能够准确地对墙的损伤进行识别,除了要具备一定专业技术之外,还要求技术人员必须具有一定程度的专业水平和工作经验。


相关技术人员在具备在第一时间对桥梁结构损伤进行初步判断的能力,能有效地提高工作效率。朝阳结构损伤识别涉及范围较广,因此技术人员不仅要具备丰富的土木工程知识,同时还要加深对其他方面学知识的学习和了解,便于更好的接受新技术和新的识别方法,为提高桥梁结构损伤识别准确性打好基础。也可以通过加强对技术人员的专业化培训,提高技术人员的专业知识储备量的同时,提高专业人员的桥梁结构损伤识别水平。
  3.通过直接参数识别由于振动造成的桥梁结构的损伤
  3.1曲率识别
  根据曲率计算数据构建的桥梁结构模型,能将桥梁结构的问题具体反映出来,但曲率计算存在一定局限性,目前无法利用传感器测量桥梁结构损伤。用曲率的方式进行桥梁结构损伤测量,必须加强对桥体的研究,然后才能进行损伤鉴定,这样能能提高识别结果准确性。为了能更好的使用曲率的方式进行桥梁结构测量,需要对权力的方法进行调整、优化,再进一步的完善。
  3.2能量识别
  构建模块模拟桥梁结构,然后通过能量的变化模拟结构当中找出桥梁结构损伤的具体位置,还可以在框架上模拟参数。能量识别法通常适用于对结构相对复杂的桥梁进行损伤识别,并能准确的识别出损伤的部分并判断出损伤程度,准确性相对较高,适用于不同条件的桥梁结构损伤识别。能量识别法还在发展初阶段,必须要进行进一步的细化和完善。
  3.3矩阵识别
  通过揉度矩阵变化模拟桥梁结构,可以根据桥梁类型采用不同的方法进行鉴别,具有较大的灵活性,能模拟出更高级的形态,识别出的桥梁结构损伤较为精准,提供的数据具有较高的研究价值。采用柔度矩阵变化的方式进行桥梁结构损伤识别,在短时间内不尽然准确地测量出损伤程度,还能尽快定位损伤位置,大大的提高了工作效率。不断的对柔度矩阵变化方式升级,测量识别效果更加明显。
  3.4频率识别
  频率变化方法能快速找出桥梁结构的具体损伤位置,对于桥梁结构损伤识别具有较高的准确性,但是操作难度相对较高。因此,只有在当桥梁结构损伤严重、桥梁的整体结构相对简单的情况下,才会采用频率变化方法进行损伤识别。通过固有频率的变化。准确的找出桥梁损伤具体位置,然后进一步的判断造成桥梁损伤的问题以及桥梁损伤程度,最后采用合理方法处理问题。
  4.通过修正模型识别由于振动造成的桥梁结构的损伤修
  4.1配置识别
  配置识别方法是采用简单的设备和仪器对桥梁进行损伤检测,相对于其它的识别方法操作较为简单,且测量结果较为准确。使用专业化的设备将桥梁整体结构一最小化向量的方式呈现,识别结果一目了然。随着科技的不断发展,来越多的高效准确地测量设备被研制出来。通过使用这些具有高科技含量的设备,不仅能提高测量技术,同时也保证了测量结果的准确率和稳定性。
  4.2灵敏识别
  灵敏度识别方法主要是对桥梁结构中的钢材进行测量,通过钢度数据的对比,找出桥梁结构中的刚度变化,然后进一步的进行分析,最后得出桥梁损伤结果。灵敏度识别方法操作相对困难,但是能准确地测量出桥梁结构的具体损伤程度,能很大程度上的提升损伤测试精准性。
  4.3混合识别
  混合识别通常是相关研究机构用来对桥梁结构损伤进行识别的方法,主要是对桥梁损伤结构进行深入的分析,然后采用最小范数法和最小秩法进行精确的计算,最后得出精准性最高的测量结果。然后采用相应的方法对桥体结构损伤程度进行进一步的鉴别,最后准确地找出桥梁结构的具体损伤位置。
  5.结束语
  桥梁坍塌通常是由与桥梁结构发生损伤而造成的,因此,加强对桥梁结构损伤的识别尤为重要。只有及时的发现结构损伤问题,然后采取有效的措施进行修复,才能提高桥梁的安全性,为桥梁的正常运行提供保障。通过不断的优化完善桥梁结构损伤识别方法,有效地提高桥梁结构损伤识别效率,增加新设备和新技术的引进,全面的提升桥梁结构损伤识别工作的工作效率,创造更多的经济效益。
  参考文献:
  [1]宗周红,褚福鹏,牛杰. 基于响应面模型修正的桥梁结构损伤识别方法[J]. 土木工程学报,2013,02:115-122.
  [2]唐钰昇,申新凯. 基于振动监测的桥梁结构损伤识别方法研究[J]. 黑龙江交通科技,2016,01:70-72.
  作者简介:
  刘金彪(1969-)男,汉族,山东潍坊人,工程师,大学学历,毕业于西安公路交通大学,研究方向为公路与桥梁工程。

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