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基于PS-InSAR的桥梁形变监测技术研究——温度及随机车载分析
| 论文题名： | 基于PS-InSAR的桥梁形变监测技术研究——温度及随机车载分析 |
| 关键词： | PS-InSAR技术;桥梁形变监测;温度形变;随机车载;安全预警 |
| 摘要： | 我国现役桥梁的健康监测任务在逐渐加重。目前的监测方法以人工定期检测和桥梁健康监测系统为主，其中，人工定期检测检查过程长、需封路封桥;针对大型桥梁开发应用的健康监测和安全评估体系庞大而复杂，造价昂贵。 PS-InSAR技术能够实现毫米级的形变监测。基于PS-InSAR技术的桥梁形变监测，将具有集群式、全天时、全天候、可靠、经济的特点。对于占桥梁总量90％的中小型桥梁，这种优势尤其明显。但PS-InSAR技术应用到桥梁形变监测时，车流、温度等桥梁可变荷载会影响PS-InSAR的形变监测结果。 本论文首先在桥梁形变关键点上设置人工PS(Persistent Scatter)点，利用PS-InSAR技术得到目标桥梁在SAR影像拍摄期间的PS-InSAR形变信息。然后采集和模拟了2016年6月初至8月底的实桥温度和车流信息，建立不同天气模式下的桥梁可变荷载（温度和车流等）统计规律。基于上述统计规律，利用有限元计算目标桥梁在卫星拍摄时刻下，温度和车流所造成的桥梁形变，依此构建目标桥梁形变关键点的随机形变时空矩阵。接着，利用随机形变时空矩阵，在PS-InSAR形变信息中消除温度和随机车载造成的随机形变，得到桥梁形变关键点的永久形变。最后，基于提取的永久形变，初步构建了基于PS-InSAR技术的桥梁安全预警体系。结果表明: (1)统一桥梁形变关键点与人工PS点，再结合有限元技术，就可将PS-InSAR技术与桥梁工程联系在一起。 (2)若缺乏目标桥梁的实测温度数据，可基于实测温度的统计规律预估目标桥梁的实际温度，进行桥梁得温度形变分析。随机车流下桥梁形变关键点的随机形变在mm量级，远小于温度荷载对桥梁形变关键点随机形变的影响（cm量级）。 (3) PS-InSAR结果与FEM计算的桥梁温度形变规律吻合较好。对比两者结果发现:①两侧引桥存在不均匀沉降（西北端更大）。②在墩台、塔顶处，FEM形变向上，PS-InSAR形变向下。这种差异是地质因素、水位升高、结构损伤、温度效应等因素共同作用的结果。 (4)基于PS-InSAR技术的安全预警表明，洞庭湖大桥整体仍处于安全状态，可正常运营。 |
| 作者： | 李威 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 赵冰;潘军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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