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大跨悬索桥主缆温度效应及预警方法研究
| 论文题名： | 大跨悬索桥主缆温度效应及预警方法研究 |
| 关键词： | 悬索桥;主缆结构;温度效应;阈值设定 |
| 摘要： | 主缆是大跨悬索桥的主要承重结构，主缆的性能决定着桥梁的承载能力，温度变化对主缆的影响效应具有长期性，是导致悬索桥线形变化的原因之一，对主缆变形及内部应力会产生较大的影响。本文以某大跨悬索桥为工程背景，研究其主缆的温度效应，根据温度情况设置阈值，构建预测模型，进行预警设定，为主缆的养护提供科学依据。本文主要内容与结论如下： （1）本文针对某悬索桥主缆的温度场研究，基于热传递理论，考虑风速的影响，对主缆精细化建模，通过ABAQUS的二次开发，进行了不同季节主缆温度场的仿真分析。计算结果表明：通过对比跨中截面测点实测温度值与计算温度值，验证了模型的可靠性；当考虑风速的影响时，主缆各测点温差更大；相比于其他季节，冬季时主缆表面高温区域集中在左上部位，夏季时主缆高温区域更偏向于右上部位，所以在不同季节需要对这些部位的温度进行重点监测。 （2）在主缆温度场的基础上，针对主缆温度效应研究，利用 ABAQUS 建立悬索桥三维实体模型，将主缆温度场与恒载进行耦合，研究主缆在日照作用下的变形及内力分布情况。计算结果表明：主缆挠度值计算结果与实测数据变化趋势基本一致，误差较小，验证了模型的准确性；日照作用下，主缆挠度变化明显，在 16点左右主缆位移达到最大值，6点左右位移最小；应力方面，主缆日照作用下纵向压应力减小，转为拉应力，横向拉应力减小，转为压应力。另外，日照作用下，主缆跨中截面温度应力变化明显，截面纵向应力时变差值达 20MPa，横向应力时变差值达到35MPa。 （3）针对主缆的预警阈值，基于Midas civil建立了悬索桥全桥模型，以计算所得各季节最不利温差和年最不利温差以及最不利车道荷载作用计算主缆锚跨索力与挠度的响应，为主缆设置了合理的预警阈值，确定了多指标、多层次的桥梁预警功能。 （4）针对时间序列分析模型（ARIMA），基于锚跨索力历史监测数据，提出了改进后的小波时间序列组合模型（小波—ARIMA），利用小波—ARIMA模型进行主缆锚跨索力及挠度预测，根据预测结果与上述阈值比较程度，建立了不同级别的报警状态，实现了在桥梁结构损伤出现之前的动态报警，作为对传统桥梁健康监测系统的有效补充。 |
| 作者： | 邱周 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 曾勇;谭红梅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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