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基于静挠度异常变化的斜拉桥拉索损伤实时定量评估方法
| 论文题名： | 基于静挠度异常变化的斜拉桥拉索损伤实时定量评估方法 |
| 关键词： | 斜拉桥;拉索损伤;实时定量评估;静挠度异常 |
| 摘要： | 斜拉索是斜拉桥中的重要受力构件，斜拉索的损伤将给桥梁结构安全带来严重威胁，然而在实际服役环境下，斜拉索又是较容易发生损伤构件，如果不能及时发现问题并进行维修，一旦发生事故会带来非常恶劣的社会影响。目前，大部分桥梁都安装了健康监测系统，但是如何利用监测数据对斜拉桥拉索的健康状况进行实时监控和安全评价，仍是斜拉桥健康监测领域面临的一大挑战。本文基于实际在役斜拉桥的温度场、主梁挠度及斜拉索索力的监测数据，深入研究了各数据自身的变化规律及三者之间的内在相关规律，提出了基于静挠度异常变化的斜拉桥拉索损伤实时定量评估方法。本文的主要研究内容及取得成果如下： （1）斜拉桥温度场、主梁挠度及斜拉索索力的长短期监测与分析。基于某斜拉桥在役期间的实测数据，本文深入分析了温度场时空变化规律，表明该斜拉桥的温度场在时间和空间上是非均匀分布的，因此进行健康状况评估时，应充分考虑温度场的时空分布差异性；对于主梁挠度及斜拉索索力而言，其长期变化及短期变化特征都与温度场变化特征类似。 （2）监测数据预处理及温度场与温致效应相关性分析。基于原始监测数据的特性，本文采用了Super Smother算法、小波分解法、相邻平均法及主成分分析法对主梁挠度、斜拉索索力及温度场原始数据进行预处理。在数据预处理的基础上分别对温度场与主梁挠度及斜拉索索力长短期监测数据进行相关性分析，并基于相关性分析建立了温度场与主梁挠度及斜拉索索力的非线性时变系数多元回归模型。采用卡尔曼滤波法求解非线性时变系数多元回归模型中的时变系数，并通过时变系数的时程变化情况对该桥的健康状况进行初步评估。 （3）斜拉桥拉索损伤情况实时定量评估方法。基于斜拉桥主梁静挠度及索力数学关系，提出斜拉索索力反演方法，并结合斜拉索自身力学特性，提出斜拉索损伤实时定量评估方法。该方法中提出一种损伤评估模型g(t)，通过该模型的时间序列是否发生异常突变来判断斜拉索是否发生损伤，其损伤程度由g(t)的值确定。最后通过有限元模拟及缩尺模型实验验证了所提方法的可行性。 |
| 作者： | 邵婧舒 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 东兆星;王高新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2022 |
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