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独柱型单塔自锚式悬索桥健康监测及损伤识别
| 论文题名： | 独柱型单塔自锚式悬索桥健康监测及损伤识别 |
| 关键词： | 单塔自锚悬索桥;健康监测;静动力响应;车桥耦合;损伤识别 |
| 摘要： | 随着交通基础设施的建设，大跨度桥梁迅速发展，带来了良好的经济和社会效益，与此同时桥梁结构的安全问题也日益突出。伴随桥梁使用年限增加，多种因素的耦合作用导致其承载能力下降，极端情况容易引发安全事故。因此，桥梁结构的运营期长期健康监测技术逐渐得到重视。另一方面，出于实际工程需要，不断有新的结构形式在桥梁上应用，对健康监测与结构评价也不断提出新的要求。 目前，桥梁健康监测存在系统构建策略与具体桥梁结构特性结合不够深入的问题。在选取监测内容、设计测点布置方案等方面往往基于传统结构分析、设计理论和经验，而没有从具体结构的状态评价和损伤识别方法对监测系统的不同要求出发，没有充分考虑监测参数对损伤工况、结构状态的敏感性要求，导致获取的数据信息不足且利用率低下，监测系统的效率大大降低。基于上述问题，本文以独柱型单塔自锚式悬索桥结构为对象，展开了监测系统设计方案及损伤识别研究。主要内容如下： （1）利用有限元软件建立了独柱型单塔自锚式悬索桥结构（大沽河航道桥）的基本有限元模型，与成桥荷载试验实测结果对比，验证了模型的准确性；针对塔侧支撑结构三角撑建立了多尺度模型，并进行模型修正，所建模型可用于后续分析。 （2）对模型进行静动力分析，其中动力分析重点考虑了车桥耦合及地震作用；根据桥梁的静动力响应判断易损位置，确定所要考虑的损伤工况。基于各荷载工况下结构响应的综合分析，以下构件或部位相对更易受损：短吊杆，加劲梁的主、边跨跨中截面，三角撑直杆、斜杆和支座，桥塔近塔底截面。 （3）针对确定的损伤工况，进行结构响应的损伤灵敏性分析，初步选取以下监测参数：部分吊杆拉力，相关截面主梁挠度和应变，三角撑应变，桥梁若干低阶频率。 （4）采用BP神经网络的方法，基于选定的敏感参数进行损伤识别研究，并考虑了噪声对网络的影响。结果表明，BP神经网络对于损伤位置和损伤程度均有良好的识别效果，噪声干扰下识别效果依然较好，网络有较强的抗噪能力。 （5）综合上述分析，考虑了监测参数对损伤工况、结构状态的敏感性要求，以及损伤识别的模拟效果，确定监测项目及测点位置，提出了一个面向损伤识别方法的独柱型单塔自锚式悬索桥结构监测系统方案建议。 |
| 作者： | 苗祥泰 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 孙宗光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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