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大跨悬索桥健康监测数据特性与安全评估方法研究
| 论文题名： | 大跨悬索桥健康监测数据特性与安全评估方法研究 |
| 关键词： | 悬索桥;健康监测;安全评估;模糊层次分析法 |
| 摘要： | 大跨悬索桥作为目前跨越能力最大的桥型，其结构复杂性和重要性不言而喻。随着时间的推移和区域交通量的增长，大桥会因设计、材料、建造缺陷以及运营、养护的整个生命周期各类不可预见的影响因素而产生影响桥梁安全及健康状态的各类性能退化或病害。因此，构建桥梁运营期间的合理健康监测系统及开展基于健康监测数据的综合状态安全评估，对于保障桥梁的正常运行和安全有重要意义。 本文分析了悬索桥健康监测系统的传感器特点、报警阈值设定方法的适应性及监测数据特性，以寸滩长江大桥为工程背景，开展了结构响应分析及监测数据规律研究，采用基于模糊层次分析的综合状态评估方法，建立了大跨悬索桥状态评估体系。本文的研究工作主要有以下几个方面： （1）分析了大跨悬索桥健康监测系统的整体构成以及相应的设计原则；比较了相关规范对大跨悬索桥的监测类别、监测内容和监测选项的规定；分析了监测系统主要传感器工作原理及静动态特性，分析了其对大跨悬索桥健康监测评价的适用性；对监测预警指标选取、阈值设置方法、体系的设置进行了讨论。 （2）结合寸滩长江大桥健康监测系统，分析了该类型桥梁监测系统构成、监测内容、监测点布置以及传感器的类型和监测指标的构成特点；建立寸滩长江大桥空间有限元分析模型，计算分析了主梁、主塔、吊杆和主缆在不同荷载组合下的健康监测数据响应规律；重点分析了温度荷载及汽车活载对结构各监测指标的影响程度；基于计算结果，对传感器的布点提出了建议。 （3）基于寸滩长江大桥健康监测数据，进行了环境温度和结构温度相关性规律分析，研究了结构在温度作用下的响应以及结构响应与温度作用之间的相关关系，发现二者呈良好的线性相关关系；引入两种温度效应分离的方法，对比发现小波分解相较于线性回归分离具有更好的效果，其中温度效应作为趋势项，影响着结构响应值的走向，活载效应影响响应幅值；分析了实测数据中活载效应的构成，提出了监测数据特性与阈值设置方法的合理关系。 （4）基于层次分析法基本原理，构建了悬索桥的评价指标体系，根据专家调查结果计算了寸滩长江大桥各级指标的权重；引入模糊理论，对桥梁进行模糊综合评价，将所得评分与响应的权重乘积逐层累加，最终计算得到寸滩长江大桥综合状态评估得分。 |
| 作者： | 吕政 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 吴海军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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