運營狀態(tài)下大跨懸索橋結構損傷預警方法及其應用研究.pdf

1、大跨橋梁結構的健康監(jiān)測與安全評估是目前國內外學術界與工程界的熱點研究領域。如何根據采集的數據和信號反演出橋梁結構的工作狀態(tài)和健康狀況，識別出可能的結構損傷部位及其損傷程度，并在此基礎上對橋梁結構進行狀態(tài)評估是大跨橋梁結構健康監(jiān)測與安全評估系統(tǒng)研究的最主要問題。本文以潤揚長江大橋南汊懸索橋為研究對象，圍繞大跨懸索橋結構損傷預警這個主題，研究解決日常運營狀態(tài)下大跨懸索橋結構整體狀態(tài)監(jiān)測與預警中的若干關鍵技術問題，并將研究成果應用于潤揚大橋懸

2、索橋結構損傷預警系統(tǒng)。本文的主要工作和成果如下： 1、研究了大跨懸索橋實測損傷預警參數(模態(tài)頻率與小波包能量譜)的環(huán)境變異性。主要內容是：①以潤揚大橋懸索橋為研究對象，對潤揚大橋懸索橋結構健康監(jiān)測系統(tǒng)采集的動力響應數據進行了模態(tài)頻率和小波包能量譜識別；②研究了實際環(huán)境條件(運營載荷和環(huán)境溫度)的變化對懸索橋實測損傷預警參數的影響。分析結果表明，環(huán)境溫度的變化對損傷預警參數的影響是長期性的趨勢，而運營載荷對損傷預警參數的影響則由于

3、荷載的非平穩(wěn)性呈現瞬時的顫動變化，從而為建立“環(huán)境條件歸一化”的大跨懸索橋結構損傷預警方法提供了基礎。 2、建立了大跨懸索橋“環(huán)境條件歸一化”的結構損傷預警方法。主要內容是：①提出了懸索橋結構損傷預警參數與實際環(huán)境條件的季節(jié)相關性分析方法，用以消除運營載荷引起的損傷預警參數的隨機顫動。分析結果表明，潤揚大橋懸索橋模態(tài)頻率和小波包能量譜與溫度具有明顯的季節(jié)相關性，實測模態(tài)頻率和特征頻帶能量比的日平均值在一年中隨著季節(jié)的變化分別可以

4、發(fā)生約2.0％和200％的變化；②建立了大跨懸索橋結構損傷預警參數與環(huán)境溫度統(tǒng)計建模方法，并采用均值控制圖法對損傷預警參數的異常變化進行了判別分類。分析結果表明，均值控制圖法可以較好地識別出結構損傷引起的模態(tài)頻率0.2％和特征頻帶能量比10％的異常變化，從而較完整地建立了大跨懸索橋結構基于長期監(jiān)測數據的損傷預警方法體系。 3、研究了潤揚大橋懸索橋結構損傷預警系統(tǒng)的設計與實現方法。主要內容是：①以潤揚大橋懸索橋結構健康監(jiān)測系統(tǒng)為例