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运营状态下大跨悬索桥结构损伤预警方法及其应用研究
| 论文题名： | 运营状态下大跨悬索桥结构损伤预警方法及其应用研究 |
| 关键词： | 大跨悬索桥;结构损伤;预警方法 |
| 摘要： | 大跨桥梁结构的健康监测与安全评估是目前国内外学术界与工程界的热点研究领域。如何根据采集的数据和信号反演出桥梁结构的工作状态和健康状况，识别出可能的结构损伤部位及其损伤程度，并在此基础上对桥梁结构进行状态评估是大跨桥梁结构健康监测与安全评估系统研究的最主要问题。本文以润扬长江大桥南汊悬索桥为研究对象，围绕大跨悬索桥结构损伤预警这个主题，研究解决日常运营状态下大跨悬索桥结构整体状态监测与预警中的若干关键技术问题，并将研究成果应用于润扬大桥悬索桥结构损伤预警系统。本文的主要工作和成果如下： 1、研究了大跨悬索桥实测损伤预警参数(模态频率与小波包能量谱)的环境变异性。主要内容是：①以润扬大桥悬索桥为研究对象，对润扬大桥悬索桥结构健康监测系统采集的动力响应数据进行了模态频率和小波包能量谱识别；②研究了实际环境条件(运营载荷和环境温度)的变化对悬索桥实测损伤预警参数的影响。分析结果表明，环境温度的变化对损伤预警参数的影响是长期性的趋势，而运营载荷对损伤预警参数的影响则由于荷载的非平稳性呈现瞬时的颤动变化，从而为建立“环境条件归一化”的大跨悬索桥结构损伤预警方法提供了基础。 2、建立了大跨悬索桥“环境条件归一化”的结构损伤预警方法。主要内容是：①提出了悬索桥结构损伤预警参数与实际环境条件的季节相关性分析方法，用以消除运营载荷引起的损伤预警参数的随机颤动。分析结果表明，润扬大桥悬索桥模态频率和小波包能量谱与温度具有明显的季节相关性，实测模态频率和特征频带能量比的日平均值在一年中随着季节的变化分别可以发生约2.0％和200％的变化；②建立了大跨悬索桥结构损伤预警参数与环境温度统计建模方法，并采用均值控制图法对损伤预警参数的异常变化进行了判别分类。分析结果表明，均值控制图法可以较好地识别出结构损伤引起的模态频率0.2％和特征频带能量比10％的异常变化，从而较完整地建立了大跨悬索桥结构基于长期监测数据的损伤预警方法体系。 3、研究了润扬大桥悬索桥结构损伤预警系统的设计与实现方法。主要内容是：①以润扬大桥悬索桥结构健康监测系统为例，对在线桥梁结构健康监测系统的组成、结构和功能等进行了较为深入的分析，总结了桥梁健康监测系统的各个子系统的功能、特点与技术要求；②提出了结构损伤预警子系统的功能、体系结构、数据库和应用软件的设计原则和设计方法，并在结构损伤预警方法研究的基础上编制完成了润扬大桥悬索桥结构损伤预警系统软件。 |
| 作者： | 孙君 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 李爱群;丁幼亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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