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原文传递大跨斜拉桥的局部损伤监测和环境因素影响分离

论文题名：	大跨斜拉桥的局部损伤监测和环境因素影响分离
关键词：	斜拉桥;局部损伤;健康监测;环境因素
摘要：	本文针对大跨斜拉桥结构在日常结构检测和健康监测过程中所涉及的几项关键技术问题进行了讨论和研究，包括(1)斜拉桥销铰式（耳板式）索梁连接锚固系统中销栓-销孔的受力监测研究;(2)钢-混凝土组合梁斜拉桥中组合梁结构不同材料界面滑移损伤的监测研究;(3)斜拉桥日常结构检测和健康监测过程中如何分离变化的环境因素与运营条件对监测识别结果的影响的相关研究。具体的研究内容如下: 　　(1)基于压电传感器技术的斜拉桥销铰式索梁连接锚固系统中销栓-销孔的受力监测研究　　根据接触力学相关理论，推导和建立了销铰连接结构销栓-销孔接触面积与所受外部作用力之间的关系模型，通过销栓-销孔的数值仿真算例验证了关系模型的正确性。随后，基于这个关系模型，结合压电传感器技术，提出了小波包能量、时间反演分析和压电阻抗分析三种销铰结构的受力监测方法。通过一个实验室销铰连接试件的加载试验验证了三种方法的适用性和有效性，非常适合斜拉桥工程索梁连接部分在线实时的健康监测和损伤诊断。　　(2)基于压电阻抗技术的斜拉桥钢-混凝土组合梁不同材料界面的滑移监测研究　　研究分析了钢-混凝土组合结构在外力作用下钢材与混凝土之间接触面发生相对滑移对主体压电阻抗（导纳）信号的影响，提出了RMSD滑移监测指数，通过监测组合结构机电阻抗函数的变化即可识别出结构机械特性的改变，即组合结构滑移的发生，对一个实验室钢-混凝土组合试验构件的轴向加载试验验证了所提滑移监测方法的有效性。同时，通过对比不同位置处采集导纳信号的变化，即可对滑移损伤位置做出估计，从而为实际斜拉桥组合梁结构滑移损伤的在线实时监测提供了一种新的思路。　　(3)基于结构连续位移曲率组合的桥梁损伤识别和环境因素影响分离方法的研究　　针对斜拉桥等桥梁结构日常检测中环境因素变化对结构监测识别结果的影响，利用结构任意相邻三个节点间静位移曲率关系的线性组合不随环境温度变化而变化的特点，提出了结构连续位移曲率组合的损伤识别方法，根据结构各单元间静位移曲率线性组合关系的改变与损伤单元位置的对应关系，即可准确地定位结构损伤。通过一个简支钢梁在不同温度影响下的仿真试验，验证了所提方法可以有效地分离环境温度的影响而识别出结构真实的健康状况。　　(4)基于频率协整的桥梁损伤识别和环境因素影响分离方法的研究　　引入计量经济学中的协整概念，提出了频率协整的结构损伤识别方法，利用结构频率之间较强的相关性来构建协整关系，将由此得到的协整余量作为最终的损伤识别参数，利用协整变换去除环境因素干扰，得到了结构真实的健康状况，通过协整余量是否发生跳跃进一步判别损伤的发生。之后，利用预应力混凝土梁和钢桁架桥数值仿真算例验证了所提方法的有效性，具有较强的噪声鲁棒性。通过天津永和斜拉桥为期八个月的监测数据分析，验证了频率协整在实际斜拉桥工程中环境因素影响分离和损伤识别效果。
作者：	梁亚斌
专业：	防灾减灾工程及防护工程
导师：	李东升;宋钢兵
授予学位：	博士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文