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基于健康监测数据的大型桥梁运营荷载识别
| 论文题名： | 基于健康监测数据的大型桥梁运营荷载识别 |
| 关键词： | 大型桥梁;桥梁荷载;损伤识别;桥梁检定 |
| 摘要： | 桥梁结构在运营阶段受到车辆、风、雨、湿度和温度等各种荷载的作用。如何反映桥梁运营阶段的真实荷载状况，对桥梁的正常维护、安全运营、损伤识别和寿命评估具有重要意义。车辆荷载和温度荷载对大跨连续刚构梁桥影响很大，本文以东营黄河公路大桥为工程背景，通过已建立的健康监测系统获得桥梁运营阶段的响应数据，识别这两类荷载对桥梁的真实作用。主要研究内容包括： ⑴建立桥梁有限元模型，对关键测点影响线形状进行分析，讨论不同车型对影响线形状的影响，识别不同车型单车过桥荷载。通过光纤光栅传感器监测的数据，获得各关键测点处应变响应时程，得出桥梁各关键测点弯矩谱。由于运营状态下过桥车辆数量、速度、轴重以及作用位置的随机性都很强，车辆作用间相互影响较大，同时受采样频率的限制，要识别出各单车的准确载重困难很大，根据关键测点处内力等效原则，将实际车流等效为时变均布荷载作用，再根据影响线相关理论反推出作用荷载。结果表明：在密集交通状态下，将车辆荷载等效成时变均布荷载，能较好识别出桥梁实际运营状态，从而为荷载评估和桥梁运营维护提供依据。 ⑵对监测所得加速度响应数据进行谱分析，结果表明：桥梁加速度响应数据的频谱特征在有车上桥时段和无车上桥时段呈现了明显的差异。主梁自身前几阶频率都小于1Hz，而受车辆激振的频率在3~5Hz之间，则可将加速度响应中频率为3~5Hz的数据作为判定是否有车上桥的参考数据。 ⑶目前，对混凝土箱梁温度场的观测基本是在施工监控的过程中进行的，具有明显的缺陷。本文由布设在桥梁截面各处的光纤光栅传感器，得到砼箱梁截面各处温度随季节、日照及寒流等作用下的实时变化规律。根据实测结果，给出适合该桥的温度梯度模式。底板的温差的实测结果最大达到4℃，超出了一般认为的3℃，对底板局部影响较大。箱梁实测日照负温度梯度约为正温度梯度的-0.5倍，与公路桥规对此的规定一致。寒流作用下的负温差梯度曲线形式变化很不稳定，与日照负温差有较大的不同，但温度荷载明显大于日照负温差。有限元模型计算表明，实测温度梯度模式对桥梁各控制截面的作用比公路桥涵JTGD60-2004规范计算结果超出30％左右，应引起重视。 |
| 作者： | 徐东生 |
| 专业： | 土木工程、结构工程 |
| 导师： | 欧进萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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