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基于结构健康监测数据的车辆和温度荷载效应组合新方法
| 论文题名： | 基于结构健康监测数据的车辆和温度荷载效应组合新方法 |
| 关键词： | 大跨度桥梁;结构健康监测系统;车辆荷载;温度效应;概率分布函数 |
| 摘要： | 随着服役时间的增长,越来越多的大跨度桥梁由于结构超载而出现损伤,因此在进行结构可靠度设计时,急需新的荷载效应组合规则。20世纪以来,结构健康监测系统广泛应用于实际桥梁中,提供了准确的桥梁响应信息,这对于对单个荷载效应的概率特性统计很有帮助。然而结构上同时遭受了多种荷载作用,它们的强度随时间空间发生变化,进而可以用随机过程来描述。荷载效应通常被简化为泊松过程或平稳二项随机过程,它们更加符合实际物理过程,可以获得更好的组合精度。 本文基于南京第三长江大桥健康监测系统的桥面应力数据,通过移动平均法将桥梁健康检测数据中相互耦合的车辆荷载效应和温度荷载效应进行了解耦,并提取了车辆荷载效应时程和温度荷载效应时程的样本。分别用广义帕雷托分布和双峰正态分布对车辆荷载效应和温度荷载效应的经验分布函数和频率直方图进行了拟合,得到了这两种荷载效应的概率分布函数和概率密度函数。将车辆荷载效应和温度荷载效应的样本函数分别用滤过泊松过程和矩形方波过程来描述,通过荷载偶合理论,将这两个随机过程进行了组合,推导了荷载效应组合的在设计基准期内的最大值的概率分布函数和概率密度函数的解析表达式。由于计算获得的表达式涉及到卷积积分等复杂运算,采用数值积分方法计算出了在不同设计基准期内的概率分布函数曲线。利用MonteCarlo方法,从概率分布函数曲线上反求出概率密度函数。最后,提取实测监测数据的组合小时极值,并使用非保守的Turkstra组合规则和偏于保守的Borges组合规则进行了荷载效应组合,与本文计算得到的荷载效应组合值进行了对比,证明了本文求得的荷载效应组合值介乎于Turkstra和Borges方法计算的组合值之间,更加接近于实测数据。 本文提出的荷载效应组合方法利用一段时间内的结构健康监测数据,建立了荷载效应的概率模型,通过随机过程偶合理论,计算了不同设计基准期内荷载效应组合最大值,弥补了监测数据不丰富的不足,具有一定的预见性,可以作为对既有桥梁维护管理的决策依据。 |
| 作者： | 王子健 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 李惠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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