面向HMS的大跨斜拉橋結構評估實用方法研究與應用.pdf

1、隨著橋梁結構跨度的日益增大，對于大型橋梁結構的安全性和耐久性的要求也越來越高，大跨橋梁結構的健康監(jiān)測與安全評估也逐漸成為目前國內(nèi)外學術界與工程界的熱點研究領域，但由于大跨橋梁結構的健康監(jiān)測是一個多學科交叉的課題，目前還有很多問題需要解決，橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的核心模塊——安全評估系統(tǒng)就是一個急需深入的研究方向。 本文在總結和歸納了國內(nèi)外大跨橋梁結構健康監(jiān)測、損傷評估和狀態(tài)評估領域研究成果的基礎上，結合潤揚長江公路大橋斜拉橋展開了

2、結構損傷評估和狀態(tài)評估方法的研究工作，討論了面向大跨斜拉橋結構健康監(jiān)測與安全評估的有限元模擬策略和方案，研究了多元統(tǒng)計的相關理論在橋梁結構損傷評估的應用，建立起大跨斜拉橋結構構件可靠度分析方法，對大跨橋梁結構體系可靠度評估的簡化分析方法進行了研究，并將研究成果應用于潤揚長江大橋斜拉橋的安全評估系統(tǒng)。本文的主要工作和成果如下： (1)討論了面向大跨斜拉橋結構健康監(jiān)測與安全評估的有限元模擬策略，提出了多層次、多尺度的建模與修正方案，

3、將結構的整體簡化模型、整體精細模型和局部精細模型融合為大跨橋梁結構安全性評估中各具特點，而又相互統(tǒng)一的多尺度模型。以潤揚大橋斜拉橋為例，對其多尺度有限元模型進行了建立和修正，并利用成橋靜動載試驗結果，對所建立的有限元模型進了試驗驗證。 (2)提出了基于方差分析的大跨橋梁結構的損傷評估方法，給出了該方法的算法流程。利用該方法通過分析監(jiān)測系統(tǒng)采集到的當前數(shù)據(jù)和原始指紋數(shù)據(jù)在給定概率水平下的差異，來評估出當前結構在給定的概率水平下是否

4、處于健康狀態(tài)。討論了該方法應用于大跨橋梁結構中所面臨的主要問題和解決方法，并將該方法應用于潤揚大橋結構健康監(jiān)測系統(tǒng)中。 (3)提出了基于距離判別分析和Bayes判別分析的結構損傷評估方法，通過原理性試驗研究，驗證了該方法在結構損傷評估中的適用性和可靠性。利用該方法可以根據(jù)響應數(shù)據(jù)將不同的結構狀態(tài)進行判別區(qū)分，從而實現(xiàn)結構損傷狀態(tài)的評估。討論了基于判別分析的結構損傷評估方法應用于大跨橋梁結構損傷評估中的若干關鍵技術要點，給出了判別

5、分析應用于大跨橋梁結構中的算法流程，利用潤揚大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)的實測數(shù)據(jù)，用距離判別分析給出的樣本距離值和Bayes判別分析計算出的W-K值對潤揚斜拉橋進行了損傷狀態(tài)評估。 (4)對響應面法和二次可靠指標法的聯(lián)合算法進行了研究，并建立起潤揚大橋斜拉橋構件可靠度分析的框架。將大跨斜拉橋結構這樣一個具有復雜物理意義的非線性功能函數(shù)的可靠指標求解問題，轉換為兩階段可靠指標計算方法，采用響應面法和二次可靠指標法的聯(lián)合算法實現(xiàn)了斜拉橋構件的