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基于可拓理论的大跨斜拉桥结构状态评估方法研究
| 论文题名： | 基于可拓理论的大跨斜拉桥结构状态评估方法研究 |
| 关键词： | 大跨斜拉桥;健康监测;状态评估;可拓理论 |
| 摘要： | 大跨桥梁结构作为交通运输与国民经济发展的关键枢纽，实际运营过程中易受日益繁重的交通量、环境荷载以及结构自身的性能退化等因素的影响，导致桥梁结构存在一定程度的损伤累积，影响结构的正常使用。因此，及时对桥梁结构的健康状况进行状态评估尤为重要。传统的桥梁结构状态评估研究，很少结合海量的结构健康监测数据，且多为单一因素的评估，相应的评估结果并不能全面且有效地反映桥梁的整体健康状态。基于此，本文以大跨斜拉桥结构的健康监测数据为基础，以数据相对变化量为基准，引入可拓评价理论综合评估桥梁健康状况，为工程实际提供一定的参考建议。本文主要研究工作如下： （1）阐述了大跨度桥梁结构状态评估的发展及相关理论研究方法，分析了现有评估方法的优缺点。根据混凝土斜拉桥的结构特点，结合相关规范分析了斜拉桥结构的常见病害，并从现场检测与健康监测两方面初步探讨了斜拉桥状态评估指标的建立，从定性及定量两方面对数据类型的标准化处理作了简要说明。以数据相对变化量为基准，提出一种围绕指标变化量这一评判参数的状态评估理论。 （2）针对桥梁状态评估中的评估指标权重选取不合理的问题，本文提出一种更合理的综合权重求解方法。首先，利用层次分析法（AHP）求解指标的主观权重值；其次，基于实测数据，利用熵权法、系数变异法求解客观权重；最后，利用博弈论方法将评估指标的主、客观权重进行优化处理，得到评估指标的综合权重。鉴于综合权重克服了传统单一权重的片面性，因此，基于本文方法获得的评估结果更为合理。 （3）以斜拉桥结构的健康监测数据为基础，并以数据相对变化量为基准，在正态分布的假定下，将桥梁状态等级的划分与正态分布的置信区间建立数值上的联系，提出一种新的状态等级划分方法，引入可拓评价理论对桥梁结构状态做出评估，建立完整的桥梁状态评估模型。根据桥梁状态评估模型理论，基于Matlab GUI平台，进行相应的界面设计，初步开发了斜拉桥状态评估系统，实现斜拉桥状态评估的可视化、自动化操作。 （4）基于实际大跨斜拉桥的健康监测系统及其结构特点确定了评估指标体系，建立了多层次可拓评价模型。根据实际评估指标的监测数据，以评估指标相对变化量为基准，利用可拓评价理论对某实际斜拉桥逐级逐层综合评估。最终评定结果表明该斜拉桥整体状态等级良好，验证了方法的适用性。 |
| 作者： | 樊翔宇 |
| 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： | 2021 |
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