大跨桥梁结构整体抗侧力性能异常的预警方法
【专利摘要】大跨桥梁结构整体抗侧力性能异常的预警方法包含如下步骤：（1）对主梁跨中部位的三维风场和GPS位移效应进行数据采集；（2）对采集数据进行矢量分解和均值处理，得到横桥向静风速序列和静位移序列；（3）对静风速序列和静位移序列按月份划分，并利用小波包互相关系数确定两者在同月份的主相关序列；（4）依次对各月主相关序列进行傅里叶级数拟合，利用拟合参数值的月变化特征对大跨桥梁结构的整体抗侧力性能进行异常预警。本发明提出的一种基于实测风载效应的大跨桥梁结构整体抗侧力性能异常预警方法，弥补了大跨桥梁结构在整体抗侧力性能异常预警方面的研究空白，可为大跨桥梁结构整体抗侧力性能的监测和分析工作提供重要参考。
【专利说明】大跨桥梁结构整体抗侧力性能异常的预警方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于实测风载效应的大跨桥梁结构整体抗侧力性能异常预警方法。
【背景技术】
[0002]风载作用下大跨桥梁结构的整体抗侧力性能直接关系到整个桥梁结构在运营期间的正常使用和安全性能。在100年设计服役期内，桥梁构件由于长期受到气候、环境、荷载等外界因素影响，其结构材料会被逐渐腐蚀、老化和形成损伤累积，使得桥梁结构的整体抗侧力性能逐渐发生退化。然而，目前针对桥梁结构整体抗侧力性能退化的实时监测和分析工作甚少，普遍将桥梁结构的整体抗侧力性能始终视为运营初期的完好状态，而且桥梁结构重要构件的侧向抗力设计也很少会考虑到“抗侧力性能退化”这一影响因素。可见，工程界对于大跨桥梁结构在服役期间的整体抗侧力性能退化行为缺乏足够认识，有必要深入研究大跨桥梁结构的整体抗侧力性能退化分析方法。由于大跨桥梁结构在横桥向主要承受风荷载作用，由风荷载引起的主梁侧向位移响应大小反映着整个桥梁结构的抗侧力性能，这一点为开展大跨桥梁结构的整体抗侧力性能分析工作提供了契机。
[0003]鉴于此，本发明提出一种基于实测风载效应的大跨桥梁结构整体抗侧力性能异常预警方法。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明针对现有技术中关于大跨桥梁结构在整体抗侧力性能评价方面的研究空白，提出一种基于实测风载效应的大跨桥梁结构整体抗侧力性能异常预警方法。
[0005]技术方案:为解决上述技术问题，本发明的一种基于实测风载效应的大跨桥梁结构整体抗侧力性能异常预警方法采用如下技术方案:
[0006]本发明提出的一种基于实测风载效应的大跨桥梁结构整体抗侧力性能异常预警方法，该方法具体包括如下步骤:
[0007]步骤(I):对主梁跨中部位的三维风场和GPS位移效应进行数据采集:
[0008]在大跨桥梁的主梁跨中处安装三维超声风速仪和GPS位移监测站，对此处风向量v(t)及位移向量u(t)进行实时监测并以时间序列存储，其中v(t) = ['(t)，a (t), β (t)]，u (t) = [ux (t)，Uy (t)，Uz (t) ], vr (t), a (t)，β (t)分别为绝对风速、风攻角与风向角，ux (t)，uy (t)，uz (t)分别为GPS坐标系下的三轴方向位移，t表示时间，t=l, 2，...，L，单位为秒，L表示时间长度；
[0009]步骤(2):对采集数据进行矢量分解和均值处理，得到横桥向静风速序列和静位移序列:
[0010]利用以下两式将时间序列v(t)、u(t)进行矢量分解，得到横桥向风速时程vh(t)和位移时程ur (t):
[0011]vh(t)=vr(t).cos (a (t)).sin(3 (t))[0012]ur (t) =Ux (t).sin ( Y )-uy (t).cos ( y )
[0013]式中Y表示GPS坐标系中的X轴与主梁纵向轴线的夹角；后将L划分为η个IOmin时间段，并利用下式计算每个时间段内对应Vh(t)和ujt)的平均值，得到静风速序列Vm (k)和静位移序列Um (k):1=6U0/c
【权利要求】
1.一种大跨桥梁结构整体抗侧力性能异常的预警方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 步骤(1):对主梁跨中部位的三维风场和GPS位移效应进行数据采集: 在大跨桥梁的主梁跨中处安装三维超声风速仪和GPS位移监测站，对此处风向量v(t)及位移向量u(t)进行实时监测并以时间序列存储，其中v(t) = [^(t)，a (t), β (t)]，u (t) = [ux (t)，uy (t)，Uz (t) ], vr (t), a (t)，β (t)分别为绝对风速、风攻角与风向角，ux (t)，uy (t)，uz (t)分别为GPS坐标系下的三轴方向位移，t表示时间，t=l, 2，...，L，单位为秒，L表示时间长度； 步骤(2):对采集数据进行矢量分解和均值处理，得到横桥向静风速序列和静位移序列: 利用以下两式将时间序列V (t)、u⑴进行矢量分解，得到横桥向风速时程vh (t)和位移时程ur (t):
vh(t)=vr(t).cos(a (t)).sin(3 (t))
ur (t) =ux (t).sin ( y ) -uy (t).cos ( y ) 式中Y表示GPS坐标系中的X轴与主梁纵向轴线的夹角；后将L划分为η个IOmin时间段，并利用下式计算每个时间段内对应Vh(t)和ujt)的平均值，得到静风速序列vm (k)和静位移序列um (k):
2.如权利要求1所述的一种大跨桥梁结构整体抗侧力性能异常的预警方法，其特征在于，步骤(1)所述的时间长度L至少应为10个月的秒数，且应为600的整数倍。
3.如权利要求1所述的一种大跨桥梁结构整体抗侧力性能异常的预警方法，其特征在于，步骤(3)所述的区间段数P应在8~11段之间，且每段静风速值和静位移值的个数相同。
【文档编号】G01M99/00GK103837358SQ201410054835
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】王高新, 丁幼亮, 宋永生 申请人:东南大学