基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109033727A(43)申请公布日2018.12.18(21)申请号201811136222.0(22)申请日2018.09.28(71)申请人上海市建筑科学研究院地址200032上海市徐汇区宛平南路75号一楼(72)发明人吴涛陈勇邢云吴华勇崔鑫(74)专利代理机构上海三方专利事务所31127代理人吴玮胡薇(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)G01C1/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法(57)摘要本发明属于基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法，包括桥面折角阈值的计算，基于对桥面变形矩阵、桥面折角矩阵计算出桥面折角阈值A：基于折角量测的现场监控，使用倾角仪直接采用直观的折角进行监控。本发明安全可靠：采用折角控制吊杆更换中铺装的结构安全，整个阈值的理论计算方法合理可行，施工中只要以此阈值为指标就可以确保吊杆更换施工过程中桥面铺装、系梁的安全。CN109033727ACN109033727A权利要求书1/2页1.一种基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法，其特征在于，包括桥面折角阈值的计算，基于对桥面变形矩阵、桥面折角矩阵计算出桥面折角阈值Amax：步骤一，假设在a#吊杆处施加单位力时，b#吊杆处的桥面变形为得到全桥一侧吊杆的变形影响矩阵(1-2)，其中矩阵的阶数n等于一侧吊杆数；步骤二，基于桥面变形矩阵(1-2)，结合更换吊杆位置处桥面折角A求得桥面折角矩阵Dθ，其中L代表吊杆的间距；步骤三，各吊杆位置处的折角θ可根据式(1-3)计算得到；θ＝DθF(1-3)T式中F＝[F1F2…Fn]为单位力列向量，各分量为各吊杆位置处施加的力；T式中θ＝[θ1θ2…θn]，各分量为各吊杆位置处的折角；步骤四，对该桥梁建立有限元模型，然后根据步骤一所述的方法提取该桥梁结构的桥面变形矩阵Dd，然后根据步骤二所述的方法转化成桥面折角矩阵Dθ；从桥面折角矩阵建立过程以及定义可知该矩阵第i行对应的就是第i根吊杆处桥面折角的纵向影响线；由于正常运营状态下桥面最大折角均为桥面活载引起，因此采用各吊杆的桥面折角影响线加载，可求得正常运营状态下各根吊杆位置桥面最大折角，即吊杆更换过程中各根吊杆位置桥面折角阈值Amax；还包括基于折角量测的现场监控，步骤五，基于折角量测的现场监控，使用倾角仪直接采用直观的折角进行监控，考虑桥面的变形方式，现场监测中在更换吊杆的吊点位置左右各放置一个倾角仪，在相邻的两根吊杆位置各放置一个倾角仪，通过监测4个倾角仪的数值推算出待更换吊杆处桥面最大折角，吊杆更换过程中桥面最大折角不超过相应桥面折角阈值Amax，确保吊杆更换2CN109033727A权利要求书2/2页过程中桥梁构件的安全。2.如权利要求1所述的一种基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法，其特征在于，考虑到更换吊杆位置处桥面折角A的值较小，更换吊杆位置处桥面折角A近似用式(1-1)计算：其中A为更换吊杆位置处桥面折角，X为桥面位置与跟换吊杆之间的垂直高度，Y为一侧相邻吊杆垂直高度，Z为另一侧相邻吊杆垂直高度，L为吊杆的间距。如权利要求1所述的一种基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法，其特征在于，其中矩阵的阶数n等于一侧吊杆数，位移以向上为正，向下为负。3.如权利要求1所述的一种基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法，其特征在于，桥面折角矩阵，矩阵第i行对应的就是第i根吊杆处桥面折角的纵向影响线。4.如权利要求1所述的一种基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法，其特征在于，4个倾角仪可以接入到监测系统进行自动化采集数据并进行控制分析，实现实时监测。5.如权利要求1所述的一种基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法，其特征在于，由于正常运营状态下桥面最大折角均为桥面活载引起，因此采用各吊杆的桥面折角影响线加载，可求得正常运营状态下各根吊杆位置桥面最大折角，即吊杆更换过程中各根吊杆位置桥面折角阈值，要吊杆更换过程中桥面最大折角不超过相应桥面折角阈值，即可保证桥面铺装不会因过大折角导致受弯开裂。3CN109033727A说明书1/5页基于折角控制的拱桥吊杆更换的监控方法[技术领域][0001]本发明属于桥梁工程，具体地指一种针对刚性系吊杆拱桥吊杆更换的监控更换方法，确保更换过程中桥梁结构的安全。[背景技术][0002]吊杆拱桥采用吊杆作为重要的传力构件，一般采用钢绞线或者平行钢丝通过锚头锚固于拱肋以及系梁或者横梁。《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)明确规定吊杆的使用寿命20年，使用年限到期后须根据吊杆损伤状况，对这些桥梁的吊杆进行更换，确保桥梁的安全使用。目前更换吊杆的方法主要有以下几种：无替代法、临