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北方寒冷地区特大钢箱梁斜拉桥基于健康监测模型修正及损伤识别
| 论文题名： | 北方寒冷地区特大钢箱梁斜拉桥基于健康监测模型修正及损伤识别 |
| 关键词： | 斜拉桥;健康监测;模型修正;神经网络;小波分析;状态评估;损伤识别 |
| 摘要： | 近二十几年，我国大跨径斜拉桥建设数量居于世界前沿。实际成桥后桥梁的受力状况及运营状态下桥梁的结构状态，是目前大型斜拉桥研究的热点。本文针对大型斜拉桥结构健康监测系统中涉及到的几项关键科学与技术问题进行了研究分析，研究内容包括:健康监测系统数据提取、健康监测系统数据滤波、结构的损伤预警、结构的模态参数识别、有限元模型建立及模型修正。主要研究内容如下: 第一，总结了桥梁健康监测系统测点布置及数据采集的特点，结合辽河特大桥健康监测系统，制定出一套针对适用于各类大桥海量数据处理的方法。 第二，提出了对于不同类传感器，有针对性的数据滤波方法，该方法为首先对采集的数据进行加权递推平均，然后对处理后的数据进行小波分析过滤掉数据高频部分得到低频部分数据，最后对低频数据进行单支重构，得到稳态的结构状态数据。该方法能够有效的过滤掉结构因为白噪声及偶然因素产生的噪声数据。 第三，利用大型通用有限元软件ANSYS、桥梁博士软件分别建立了辽河特大桥模型，并对建立的模型进行了分析。静力学分析中通过对弯矩、剪力、轴力及位移的对比，桥梁博士与ANSYS分析结果相近。动力学分析结果符合桥梁实际的规律，通过有限元模型的分析为辽河特大桥养护提供了指导，也为桥梁的损伤识别、安全评定及预警打下了基础。 第四，通过运用健康监测系统中采集的数据，对辽河特大桥扁平钢箱梁跨中横截面的温度和纵向应力进行监测，深入研究了辽河特大桥钢箱梁在温度作用下所产生的温度效应、钢箱梁温度、纵向应力日变化趋势、总体变化规律及温度对纵向应力的影响情况。分析结果表明:根据规范JTG D60-2004算出的钢箱梁项板温度最大值小于实际监测值;钢箱梁连续24小时温度变化服从正弦曲线分布，纵向应力每天前6小时变化服从线性分布，后18小时服从高斯曲线分布。根据有两大软件分析结果提取出成桥阶段钢箱梁应力与实际健康监测数据进行累加，得到桥梁真实的应力变化情况。 第五，将应变计采集的应变数据通过雨流计法得到一个一个应力幅，将应力幅进行统计，并结合英国疲劳规范对钢箱梁正交异性板进行了疲劳损伤分析。 第六，提出了一种基于温度和支座位移相关性的桥梁健康监测系统采集的海量数据处理方法，该方法为运用小波分析法对数据进行了滤波与重构，将重构后的支座位移与环境温度数据建立相关性模型。并构建BP神经网络，建立人工神经网络评估模型。 |
| 作者： | 苟红兵 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 胡铁明;张冠华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 沈阳大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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