【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及拱橋拱肋架設施工撓度監測領域。更具體地說，本專利技術涉及一種拱橋拱肋架設施工撓度監測方法。
技術介紹
1、拱肋是拱橋主拱圈的骨架，其在安裝施工的過程中，它承受本身自重，橫向聯系構件，拱波及相應施工荷載。
2、拱肋撓度能夠直觀的反映橋梁施工過程的工作狀態及適用性，拱肋過大變形會影響施工正常進行及安全，撓度異常突變可能導致結構受力不利，引發結構損傷。通過實時在線監測拱肋撓度，可以了解橋梁施工運行狀態，以保證施工順利進行。
3、目前適用于拱肋撓度監測的方法有gps法、激光法、圖像法、傾角儀法。gps測撓度不受環境影響，但價格昂貴、精度較低；激光法或圖像法均為非接觸式測量方法，但激光法受距離限制，距離太遠光束易抖動從而影響測量精度；圖像法受環境可見度的影響，陰雨天或光線較差的情況下圖片質量可能不佳，影響測量效果；傾角儀法利用傾角反推結構的變形，但需要大量布點且設備易損壞，后期維修成本較高。
技術實現思路
1、為了實現根據本專利技術的這些目的和其它優點，本專利技術的一優選實施方案提供了一種拱橋拱肋架設施工撓度監測方法，包括以下步驟：
2、s1、分布式光纖傳感器布置
3、將拱橋拱肋拼接完畢，其中拱橋拱肋包括分別上下分布的兩根上弦桿、兩根下弦桿，所述上弦桿、下弦桿分別安裝多根分布式應變光纖，通過連接相鄰兩根分布式應變光纖，將所有分布式應變光纖連接形成通路；
4、s2、數據采集
5、實時在線獲取分布式光纖的應變和
6、s3、數據處理
7、根據采集到的應變和溫度數據計算得到溫度補償軸向應變、中性軸軸向應變，并計算得到拱肋的撓度。
8、優選地，在每根分布式應變光纖旁布設安裝一條分布式溫度光纖，用作溫度補償，剔除溫度變化對應變測量的干擾。
9、優選地，所述s3中，根據采集到的應變和溫度數據計算得到溫度補償軸向應變、中性軸軸向應變，具體包括以下步驟：
10、s31、計算溫度補償軸向應變
11、首先進行溫度補償計算，消除溫度對應變監測的影響，具體為：
12、εij＝εijs-εijt????????????公式(1)
13、其中，i＝0,m,2m,3m,……，是拱肋所在位置的空間坐標，單位是米，m為所用解調設備的空間分辨率；j＝1,2,3,4，是上弦桿/下弦桿的鋼管編號；εij是編號為j的上弦桿/下弦桿在第i米處所在截面溫度補償后的實際軸向應變；εijs是編號為j的上弦桿/下弦桿在第i米處所在截面溫度補償前的軸向應變；εijt是編號為j的鋼管在第i米處所在截面由溫度引起的軸向應變；
14、s32、計算中性軸軸向應變
15、根據步驟s31中求得的兩根上弦桿、兩根下弦桿的軸向應變數據，進行求和平均，求得位置為i米處所在拱肋截面中性軸處的應變值，具體為：
16、
17、其中，i＝0,m,2m,3m,……，是拱肋所在位置的空間坐標，單位是米，m為所用解調設備的空間分辨率；j＝1,2,3,4，是上弦桿/下弦桿的鋼管編號；εij是編號為j的上弦桿/下弦桿在第i米處所在截面溫度補償后的實際軸向應變。
18、優選地，所述s3中，根據采集到的應變和溫度數據計算得到拱肋撓度，具體包括以下步驟：
19、s33、拱肋在安裝完成后，可近似看作為懸臂梁，共軛梁法對應有虛梁模型，安裝完的拱肋滿足曲率k與彎矩m的物理關系；
20、
21、式中，ei為截面抗彎剛度；
22、s34、拱肋上任意位置x處，實梁和虛梁在數值上存在以下關系：
23、
24、式中，ei為截面抗彎剛度；y(x)是實梁的撓度分布；是虛梁的彎矩分布；k(x)是實梁在x坐標處的曲率；m(x)是實梁的彎矩分布；ε(x)是分布式光纖測得的拱肋在x坐標處的應變；是虛梁的荷載分布；
25、假定拱肋沿水平方向的長度投影為l，其截面抗彎剛度為ei，將梁沿長度方向劃分為n個單元，則單元長度為l＝l/n。對于任意荷載下，均可以將m(x)/ei等效為虛擬梁的均布荷載，具體為：
26、
27、式中，k(xn)是實梁的第n段在x坐標處的曲率；ei為截面抗彎剛度；m(xn)實梁的第n段的彎矩分布；是虛梁的第n段的荷載分布；
28、根據虛梁的荷載分布，可以計算出虛梁上任意一點的彎矩，具體為：
29、
30、其中，i＝1…n；
31、根據實梁與共軛梁的對應關系，拱肋的縱向撓度即等于虛梁的彎矩：
32、
33、將式(5)代入式(10)，則有
34、
35、本專利技術的一優選實施方案提供了一種拱橋拱肋架設施工撓度監測方法的系統，拱橋拱肋包括分別上下分布的兩根上弦桿、兩根下弦桿，所述上弦桿、下弦桿分別安裝多根分布式應變光纖，通過連接相鄰兩根分布式應變光纖，將所有分布式應變光纖連接形成通路；每根分布式應變光纖旁布設安裝一條分布式溫度光纖，相鄰兩根分布式應變光纖連接形成通路，分布式光纖實時采集應變和溫度數據。
36、本專利技術至少包括以下有益效果：本專利技術能實時監測拱肋架設施工階段的撓度，不需要中斷施工，可應用于施工全過程；而且能同時進行撓度、應變、溫度多參數測量；本專利技術系統可運行覆蓋拱肋全生命周期監測，施工完成后可轉為結構健康監測。
37、本專利技術的其它優點、目標和特征將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本專利技術的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。
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1.一種拱橋拱肋架設施工撓度監測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的拱橋拱肋架設施工撓度監測方法，其特征在于，在每根分布式應變光纖旁布設安裝一條分布式溫度光纖，用作溫度補償，剔除溫度變化對應變測量的干擾。
3.如權利要求1所述的拱橋拱肋架設施工撓度監測方法，其特征在于，所述S3中，根據采集到的應變和溫度數據計算得到溫度補償軸向應變、中性軸軸向應變，具體包括以下步驟：
4.如權利要求1所述的拱橋拱肋架設施工撓度監測方法，其特征在于，所述S3中，根據采集到的應變和溫度數據計算得到拱肋撓度，具體包括以下步驟：
5.基于權利要求1-4任一所述的拱橋拱肋架設施工撓度監測方法的系統，其特征在于，拱橋拱肋包括分別上下分布的兩根上弦桿、兩根下弦桿，所述上弦桿、下弦桿分別安裝多根分布式應變光纖，通過連接相鄰兩根分布式應變光纖，將所有分布式應變光纖連接形成通路；每根分布式應變光纖旁布設安裝一條分布式溫度光纖，相鄰兩根分布式應變光纖連接形成通路，分布式光纖實時采集應變和溫度數據。
【技術特征摘要】
1.一種拱橋拱肋架設施工撓度監測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的拱橋拱肋架設施工撓度監測方法，其特征在于，在每根分布式應變光纖旁布設安裝一條分布式溫度光纖，用作溫度補償，剔除溫度變化對應變測量的干擾。
3.如權利要求1所述的拱橋拱肋架設施工撓度監測方法，其特征在于，所述s3中，根據采集到的應變和溫度數據計算得到溫度補償軸向應變、中性軸軸向應變，具體包括以下步驟：
4.如權利要求1所述的拱橋拱肋架設施工撓度監...
【專利技術屬性】
技術研發人員：田唯，黃燦，趙健業，朱浩，李寧，李浩，劉志昂，楊華東，周仁忠，王永威，李焜耀，顏艾，夏贊良，
申請(專利權)人：中國交通建設股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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