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钢管混凝土拱桥健康监测与安全评估研究
| 论文题名： | 钢管混凝土拱桥健康监测与安全评估研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;健康监测;特征提取;有限元计算模型 |
| 摘要： | 桥梁结构在长期的运营过程中，由于混凝土徐变、损伤累积、钢筋锈蚀、吊杆锚固端滑移等而引发的桥梁毁坏事故不断发生。良好的桥梁健康监测能够实时掌握桥梁的工作状态，为桥梁的安全运营保驾护航，因此桥梁健康监测系统在许多大桥得到了实施。性能优良的桥梁健康监测系统必须具备桥梁状态特征参数的准确获取、数据快速而准确的处理、桥梁运营状况快速而且准确的评价，但由于桥梁结构本身、荷载、环境等多种因素错综复杂交织在一起，现有的桥梁健康监测系统难以充分考虑多种因素的复杂作用而对桥梁的安全状况作出准确而迅速的评价，其监测和预警功能有待于进一步研究和完善。本文以西湖大桥的健康监测为研究背景，结合实时在线监测与定期检测对该三跨连续钢管混凝土拱桥进行了健康监测与安全评估研究。在线监测系统包括了桥梁特征参数提取、数据处理与分析、预警值设计，将其结合吊杆索力定期检测全面评估桥梁安全状况。主要研究内容包括： (1)根据西湖大桥的实际结构建立了有限元计算模型，根据桥梁承载力及变形进行了传感器的优化布置，实时获取桥梁运营状态特征参数，包括挠度、应变、裂缝宽度、桥端位移、温度。 (2)对结构在线监测系统中的数据进行预处理，消除测量误差；通过差分法、卷积滤波法来消除温度的影响，结合桥梁的极限承载力，设置预警值。 (3)采用定期检测的方式，采集桥面加速度、吊杆应变与桥面车流的关系，获得重车对桥面加速度与吊杆应变的规律，研究重车作用对桥梁的影响，结合桥梁极限承载力，完善预警值的设置。 (4)建立了多参数联合预警机制，解决了在线监测中单值预警易受干扰的缺点。 (5)对桥梁吊杆频率变化进行定期监测，提出了吊杆滑移量与固有频率变化计算公式，结合吊杆吊杆滑移与在线监测数据对桥梁健康状况作出综合评价。 (6)针对频率法计算短吊杆索力误差大的状况，提出了计算吊杆索力的经验公式，并通过实验验证了该方法的准确性。 |
| 作者： | 段志博 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 禹见达 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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