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原文传递基于光纤分布式应变监测的高桩码头桩基损伤在线识别方法

专利名称：	基于光纤分布式应变监测的高桩码头桩基损伤在线识别方法
摘要：	本发明提供的一种基于光纤分布式应变监测的高桩码头桩基损伤在线识别方法包括步骤：S1：在桩基上安装分布式光纤应变传感器，实时测量桩基表面轴向应变分布；S2：建立桩基的圆柱形坐标；S3：计算当前状态与初始状态的刚度差异值；S4：将刚度差异值与预先设定的损伤标准进行对比，得到桩基的损伤情况；本发明可实现桩基水上与水下同时监测，适用于已建和新建高桩码头，并通过深入分析桩基损伤与表面应变分布之间的内在关联机制，提出表征桩基损伤状态的特征向量，根据该向量实现高桩码头桩基损伤位置及损伤程度的在线评估。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆交通大学
发明人：	周世良;吴俊;舒岳阶;曹师宝;石培杨
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-04T00:00:00+0800
申请号：	CN201811535734.4
公开号：	CN109837930A
代理机构：	重庆谢成律师事务所
代理人：	谢殿武
分类号：	E02D33/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D33
申请人地址：	402247 重庆市江津区双福新区福星大道1号
主权项：	1.一种基于光纤分布式应变监测的高桩码头桩基损伤在线识别方法，其特征在于：包括步骤： S1：在桩基上安装分布式光纤应变传感器，实时测量桩基表面轴向应变分布； S2：以桩基的地基持力层的分界面与桩基中轴线的交点作为原点，以桩基中轴线作为Z轴，建立桩基的圆柱形坐标； S3：计算当前状态与初始状态的刚度差异值； S4：将刚度差异值与预先设定的损伤标准进行对比，得到桩基的损伤情况。 2.根据权利要求1所述基于光纤分布式应变监测的高桩码头桩基损伤在线识别方法，其特征在于：所述步骤S1中在桩基上安装分布式光纤应变传感器，具体为：将光纤应变传感器沿平行于桩基中轴线方向拉直，固定在桩基表面；光纤应变传感器位于地基持力层上方，且光纤应变传感器长度方向的两端分别位于桩基的水上部分和水下靠近地基持力层部分。 3.根据权利要求2所述基于光纤分布式应变监测的高桩码头桩基损伤在线识别方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括：将桩基看成是一维杆件，将桩基沿轴向离散成n-1个单元，共n个节点；所述当前状态与初始状态的刚度差异值的计算公式为：其中，δi表示桩基第i个单元的当前状态与初始状态的刚度差异值；和分别表示桩基初始状态和当前状态的总刚度修正矩阵中第i行第i+1列元素值。 4.根据权利要求3所述基于光纤分布式应变监测的高桩码头桩基损伤在线识别方法，其特征在于：所述桩基初始状态的总刚度修正矩阵的计算公式为：其中，[Kini]表示桩基初始状态的总刚度矩阵；所述桩基当前状态的总刚度修正矩阵的计算公式为：其中，[Kreal]表示桩基当前状态的总刚度矩阵。 5.根据权利要求4所述基于光纤分布式应变监测的高桩码头桩基损伤在线识别方法，其特征在于：所述总刚度矩阵通过对残差的拉格朗日函数求解KKT条件获得，具体地：所述残差的拉格朗日函数为： l(p,λ,γ)＝Jd+λT(p-p1)+γT(p-p2)(1-4) 其中，p为总刚度矩阵的单元刚度参数向量，Jd为桩基轴向位移的计算值和实测值的残差，λ和γ均为约束系数，p1与p2分别为p的下限与上限，T为转置符号； (1-4)式的KKT条件为：其中，pi、p1,i、p2,i分别为p、p1与p2的第i项；求解(1-5)式，即可得到桩基的总刚度矩阵。 6.根据权利要求5所述基于光纤分布式应变监测的高桩码头桩基损伤在线识别方法，其特征在于：所述Jd的计算公式为：其中，K(p)为n×n的总刚度矩阵，F为n×1的总荷载向量，为实测桩基轴向位移分布矩阵。 7.根据权利要求4所述基于光纤分布式应变监测的高桩码头桩基损伤在线识别方法，其特征在于：所述具体为：其中，εa(z)为实时测量桩基表面轴向应变分布；L为桩基的自由段长度，为在桩基的圆柱形坐标上桩基第i+1个节点的轴向位移。 8.根据权利要求3所述基于光纤分布式应变监测的高桩码头桩基损伤在线识别方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括：将各单元的刚度差异性指标组合成桩基损伤状态特征向量δ，所述δ具体为： δ＝[δ1 δ2…δi…δn-1]T(2) 并将各单元刚度差异值与预先设定的损伤标准进行对比，得到桩基各单元的损伤情况，所述比对具体为：当δi＝0时，表示第桩基第i个单元没有损伤；当0<δi<1时，表示第桩基第i个单元有部分损伤；当δi＝1时，表示第桩基第i个单元完全损伤。
所属类别：	发明专利