(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210598719.4 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 山东高速集团有限公司 地址 250101 山东省济南市历下区龙奥北 路8号 申请人 山东建筑大学 (72)发明人 亓兴军　丁晓岩　王珊珊　亓圣　 曹三鹏　 (74)专利代理 机构 山东祺智知识产权代理有限 公司 373 61 专利代理师 孙亚琳 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种评估桥墩刚度的无损检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种评估桥墩刚度的无损检 测方法。 是通过在待测试桥墩上布设多个加速度 传感器， 测试环境激励下墩柱的频率和振型等模 态参数， 结合有限元模型， 计算桥墩实测振型的 归一化系数， 识别结构 的模态柔度矩阵， 预测桥 墩在设计水平荷载作用下的实际模态 位移， 从而 确定待测试墩柱的实际模态刚度， 最终通过模态 刚度与理论设计刚度的比值判断桥墩的刚度是 否满足设计要求。 本发明方法不仅能够从桥墩模 态测试数据中识别提取墩柱的实际结构刚度信 息， 快速可靠地检测桥墩的实际刚度， 而且能够 在实际工程应用中节省大量人力、 财力和物力， 具有检测过程便捷、 评估结果精确的特点。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 114997010 A 2022.09.02 CN 114997010 A 1.一种评估桥墩刚度的无损检测方法， 其特 征是： 包括如下步骤： (1)依据桥墩的实际服役状态， 选取待检测的桥墩作为检测评估 对象； (2)根据待测桥墩的图纸建立有限元模型， 计算结构的理论振型， 通过桥墩可能存在的 理论振型 形式以及桥墩关键截面的位置布设测点； (3)利用桥检车或高空作业车在桥墩各测点上布置加速度传感器， 采集环境激励下墩 柱测点的水平加速度时程响应数据， 通过模态参数识别方法识别得到桥墩的实测频率与振 型； (4)利用桥墩的实测频率与振型， 计算桥墩实测每阶振型的归一化系数； 所述归一化系 数计算公式为： 其中： ai为振型归一 化系数 Μ为桥墩的质量矩阵 φi为桥墩的第i阶实测模态振型列向量 φiT为φi的转置向量； (5)利用如下公式对实测振型进行归一 化， 计算得到结构的归一 化振型： 其中， 为第i阶归一化振型列向量， φi为桥墩的第i阶实测模态振型列向量， ai为振型 归一化系数； (6)利用如下公式计算得 出桥墩的实测位移柔度矩阵Fd： 其中， 为第i阶归一 化振型列向量， 为 的转置向量， ωi为第i阶模态频率； (7)采用控制墩底截面配筋的墩底设计弯 矩推算桥墩顶的设计水平荷载f； (8)利用步骤6得到的桥墩实测位移柔度矩阵以及步骤7推算的设计水平荷载， 通过如 下公式预测桥墩在设计水平荷载作用下的模态位移： d＝Fdf 其中， d为桥墩设计水平荷载作用下各测点的模态位移组成的列向量， Fd为桥墩的实测 位移柔度矩阵， f为由墩顶设计水平荷载组成的列向量； (9)利用预测的桥墩的模态位移与推算的桥墩顶 的设计水平荷载， 通过如下公式计算 桥墩关键截面的模态刚度； 其中， Ke为桥墩的模态刚度， f为桥墩顶的设计水平荷载， Δ为 设计水平荷载作用下桥 墩 关键截面的模态位移； (10)采用桥墩有限元模型计算墩顶设计水平荷载作用下桥墩的设计位移， 结合设计位权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114997010 A 2移与设计水平荷载， 通过如下公式计算 桥墩关键截面的理论设计刚度； 其中， Ks为桥墩的理论设计刚度， f为桥墩顶的设计水平荷载， d为设计水平荷载作用下 桥墩关键截面的设计位移； (11)利用桥墩的实测模态刚度和有限元模型计算得到的理论设计 刚度， 通过如下公式 确定桥墩关键截面的刚度比， 刚度比大于等于1则说明桥墩的实际刚度状态满足设计要求， 否则， 桥墩的实际刚度不满足设计要求： 其中， ζ 为刚度比， Ke为桥墩的实测模态刚度， Ks为桥墩的理论设计刚度。 2.根据权利要求1所述的评估桥墩刚度的无损检测方法， 其特征是： 所述模态参数识别 方法为EFD D或polymax或S SI。 3.根据权利要求1或2所述的评估桥墩刚度的无损检测方法， 其特征是： 所述桥墩关键 截面为墩顶截面和/或墩柱 尺寸变化截面和/或系梁连接截面。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114997010 A 3