1.基于悬链线无铰拱应变影响线曲率的拱桥损伤检测方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:建立损伤状态下无铰拱基本体系,通过降低结构局部弹性模量进而降低刚度来模拟损伤,损伤后的抗弯刚度和抗拉刚度分别为EI′、EA′,并推导损伤状态下悬链线无铰拱的冗力影响线积分表达式;
在所述步骤S1中,损伤状态下悬链线无铰拱的冗力影响线积分表达式如下:
其中,δ11′、δ22′、δ33′为柔度系数,即无铰拱结构常变位,Δ1P′、Δ2P′、Δ3P′为自由项,即无铰拱结构载变位,a为悬索线拱形参数,xm为移动荷载横坐标,(d-ε,d+ε)为损伤区段,EI′、EI分别为损伤区段和无损区段的抗弯刚度,EA′、EA分别为损伤区段和无损区段的抗拉刚度,xm为移动荷载位置,m为悬链线拱轴系数;
S2:建立损伤状态下无铰拱测点任意测点G下的内力图,通过截面应变与冗力x1′、x2′、x3′的力学关系,求解结构损伤状态下任意截面G的应变影响线的积分表达式;
S3:将结构损伤后的应变影响线εG′与无损应变影响线εG做差,并求其二阶导进行分析,通过应变影响线差值曲率判断结构损伤是否发生,进而定位损伤位置。
2.根据权利要求1所述的基于悬链线无铰拱应变影响线曲率的拱桥损伤检测方法,其特征在于:在所述步骤S1中,损伤状态下悬链线无铰拱的冗力影响线积分表达式的推导过程具体如下:S11:建立损伤状态下无铰拱基本体系;
S12:采用弹性中心法简化力法方程:
S13:对于等截面悬链线无铰拱结构,采用悬索线拟合简化拱轴线弧微分,即ds=ch(x/a)dx;
S14:讨分析移动荷载与测点、损伤区段的相对位置关系,推导冗力影响线积分表达式。
3.根据权利要求1所述的基于悬链线无铰拱应变影响线曲率的拱桥损伤检测方法,其特征在于:在所述步骤S2中,结构损伤状态下任意截面G的应变影响线的积分表达式如下:其中,εG′为结构损伤状态下截面G处应变,xG、yG分别为截面G的横纵坐标,分别为截面G的正余弦角,E为材料弹性模量,b为拱截面宽,hG为G截面高度,冗力x1′=-Δ1P′/δ11′、x2′=-Δ2P′/δ22′、x3′=-Δ3P′/δ33′,把相应常变位、载变位参数带入即可求解。
4.根据权利要求3所述的基于悬链线无铰拱应变影响线曲率的拱桥损伤检测方法,其特征在于:在所述步骤S3中,将εG′表达式中损伤的弹性模量E′替换为E即可得到无损应变影响线εG表达式。
5.根据权利要求1所述的基于悬链线无铰拱应变影响线曲率的拱桥损伤检测方法,其特征在于:在所述步骤S3中,求解得出损伤前后拱肋任意截面G应变影响线差值曲率(εG-εG′)″,分为下列五种情况:第一种:当-l≤xm≤0时,(εG-εG′)″=0;
第二种:当0≤xm≤d-ε时,(εG-εG′)″=0;
第三种:当d-ε≤xm≤d+ε时,
第四种:当d+ε≤xm≤xG时,(εG-εG′)″=0;
第五种:当xG≤xm≤l时,(εG-εG′)″=0;
其中,C=f/(m-1),
其中,EI′、EI分别为损伤区段和无损区段的抗弯刚度,EA′、EA分别为损伤区段和无损区段的抗拉刚度,EA′、EA分别为损伤区段和无损区段的抗拉刚度,xm为移动荷载位置,f为无铰拱矢高,m为悬链线拱轴系数,a为悬索线拱形参数。
6.根据权利要求1所述的基于悬链线无铰拱应变影响线曲率的拱桥损伤检测方法,其特征在于:在所述步骤S3中,当移动荷载位于无损区域时,拱肋截面G应变影响线差值曲率(ΔG-ΔG′)″为0,而移动荷载位于有损区域时,其应变影响线差值曲率(ΔG-ΔG′)″为不为0的值,产生突变,进而识别损伤位置。
7.根据权利要求1所述的基于悬链线无铰拱应变影响线曲率的拱桥损伤检测方法,其特征在于:在所述步骤S3中,针对无铰拱结构损伤程度,在实际工程中,先通过应变影响线差值曲率指标进行损伤定位,测点和损伤点均确定后,通过有限元软件模拟不同损伤工况下应变影响线差值曲率幅值曲线,并拟合损伤程度—幅值关系公式,反演损伤程度,以实现损伤的量化。