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基于静态监测数据的桥梁结构状态评估和预警方法研究
| 论文题名： | 基于静态监测数据的桥梁结构状态评估和预警方法研究 |
| 关键词： | 桥梁工程;结构状态评估;静态监测数据;温差标准值;预警系统 |
| 摘要： | 国内外不少学者已展开了基于整体动力特性的桥梁结构状态评估，但是由于桥梁结构复杂、体量巨大、局部损伤的不敏感性以及环境因素的影响，基于动力参数的监测难以有效应用于结构状态评估。基于静态监测数据的桥梁结构状态评估和预警方法研究对其安全运营具有重要意义，是目前大跨桥梁健康监测领域的热点。结构健康监测系统在大跨桥梁上的成功实施为保证桥梁结构的安全性、适用性、耐久性提供良好的平台。随着实时监测数据的不断积累，有效分析和处理海量健康监测数据，建立环境作用、交通荷载等与桥梁结构输出状态间关系的响应机理、提升桥梁结构设计水平和分析技术是健康监测领域的重要问题。 本文以高速铁路桥梁大胜关长江大桥为研究对象，基于健康监测系统获取的监测数据，系统研究了桥梁温度、纵向位移、静应变与环境荷载作用相关模型，准确建立了环境荷载作用下的结构状态评估及预警方法研究，主要内容包括: (1)系统地研究了大胜关长江大桥连续钢拱桁梁2013年的温度监测数据，采用极值分析和统计分析方法详细考察了钢拱桁梁的温度分布特征和温差分布特征，后利用统计学方法对边桁拱整体竖向温差和杆构件横截面温差的正温差和负温差样本分别进行概率统计特征分析，确定其Weibull概率密度函数的参数估计值，在此基础上计算得出温差标准值。 (2)系统地研究了大胜关长江大桥支座纵向位移的变化特点及其相关性规律，支座纵向位移与温度呈现出良好的线性关系，支座纵向位移与温差呈现出一定的线性关系，采用多元线性回归方程建立支座纵向位移与温度场之间的线性相关特性，并利用拉格朗日插值建立不同支座纵向位移之间的线性相关特性，建立的数学模型可有效反映钢桁拱梁在初始状态的纵向伸缩性能，而且可以有效地模拟主梁纵向位移的变化规律;利用均值控制图法来对梁端位移进行异常监控，测试结果验证了该方法的有效性。 (3)系统地研究了南京大胜关长江大桥钢桁桥静应变的变化规律，大胜关长江大桥主梁静应变主要由三部分组成:由温度引起的静应变SⅠ、由温差引起的静应变SⅡ，以及由列车荷载引起的静应变SⅢ，且由列车荷载引起的静应变显著低于由温度和温差带来的影响;引入小波包分解技术剔除由车辆荷载引起的静应变效应并提取出由温度场引起的静应变效应，然后采用数学建模方法建立静应变与温度场之间的多元线性回归模型，并进一步利用主成分分析方法简化多元线性回归模型的分析变量。最后提出三种大胜关长江大桥的静力承载性能退化规律来对大胜关长江大桥的静力承载性能进行评估。 |
| 作者： | 周凯 |
| 专业： | 防灾减灾工程与防护工程 |
| 导师： | 丁幼亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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