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基于监测数据的大跨斜拉桥整体响应特性分析
| 论文题名： | 基于监测数据的大跨斜拉桥整体响应特性分析 |
| 关键词： | 斜拉桥梁;气候环境;结构位移;应力分析 |
| 摘要： | 大跨桥梁是公路和铁路连接的关键节点，基于现场监测数据揭示结构响应与环境因素间的关系对于确保桥梁服役安全、验证和发展既有设计理论具有重要的科学意义。而以往针对环境作用与大跨斜拉桥整体响应关系的研究，由于缺乏长期的监测数据支撑，分析对象较为单一，且较少给出有效的健康监测指标。本文以安庆长江大桥长期海量监测数据为依托，对其在风速、气温等环境因素作用下的结构整体位移、模态频率等整体响应特性进行较为系统地分析。 本研究主要内容包括：⑴通过对大桥连续两年环境作用监测数据的统计分析（包括均值、极值、差值等），给出了桥址处风速和环境气温的变化趋势和波动规律，对其中特殊事件进行了细致分析，发现均处于设计范围内，对比了桥梁设计基准值，验证了大桥设计的合理性。⑵通过对大桥连续两年整体位移响应监测数据的统计分析，揭示了结构整体位移响应的变化规律，验证了其处于允许的几何变形范围内；将高阶谱理论应用到结构整体加速度响应的频谱分析中，通过四阶累积量重构功率谱证明了其相对于传统频谱分析手段在结构健康监测领域应用的可行性和优势，对大桥的模态频率进行了识别分析。⑶基于环境作用统计分析和结构整体响应分析结果，研究了二者的相关性；建立了大桥主梁跨中横桥向位移均值与横桥向风速均值的正相关线性回归模型、主梁跨中纵向位移均值与气温均值的负相关线性回归模型、北桥塔顶顺桥向位移均值与气温均值的正相关线性回归模型、桥塔跨中距离均值与气温均值的正相关线性回归模型；根据时间尺度的不同，给出了其月度和年度拟合关系式。⑷分析了大桥南北桥塔顶和跨中的相对运动规律，得到了其运动规律与气温变化的关联规律；在桥塔顶跨中距离均值与气温均值的正相关线性回归模型的基础上，提出了大跨斜拉桥斜拉索折算热膨胀系数的定义和具体计算方法，通过计算获取了安庆长江大桥斜拉索的折算热膨胀系数，并将其与斜拉索的热膨胀系数设计值做了对比，发现由于斜拉索的折算热膨胀系数在桥梁正常运营的一般情况下基本稳定，不随环境情况变化，其长期变化可以反映斜拉索的结构性能退化这一特性；最后，建立了大跨斜拉桥“斜拉索折算长度-气温模型”，给出了该模型的多项式精确拟合表达式，利用均值控制图实现了斜拉索结构损伤的预警。 |
| 作者： | 周宇正 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 伊廷华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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