1.基于悬链线无铰拱挠度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任意测点G下的挠度计算图,通过截面挠度与冗力x1′、x2′、x3′的力学关系,求解结构损伤状态下任意截面G的挠度影响线的积分表达式;
S3:将结构损伤后的挠度影响线ΔG′与无损挠度影响线ΔG做差,并求其二阶导进行分析,通过挠度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挠度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,得到:
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: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挠度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的挠度影响线的积分表达式如下:其中,Δ′G为G点挠度,ΔGP为移动荷载在G点产生的挠度,ΔG1、ΔG2、ΔG3分别为冗力x1′、x2′、x3′在G点产生的挠度,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挠度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ΔG′表达式中损伤的弹性模量E′替换为E即可得到无损挠度影响线ΔG表达式。
5.根据权利要求4所述的基于悬链线无铰拱挠度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挠度影响线差值曲率(ΔG-ΔG′)″分为下列五种情况:第一种:当-l≤xm≤0时,(ΔG-ΔG′)″=0;
第二种:当0≤xm≤d-ε时,(ΔG-ΔG′)″=0;
第三种:当d-ε≤xm≤d+ε时,
第四种:当d+ε≤xm≤xG时,(ΔG-ΔG′)″=0;
第五种:当xG≤xm≤l时,(ΔG-ΔG′)″=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,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挠度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挠度影响线差值曲率(ΔG-ΔG′)″为0,而移动荷载位于有损区域时,其挠度影响线差值曲率(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挠度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,对于无铰拱结构损伤程度,在实际工程中,先通过挠度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挠度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。