基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的橋梁安全狀況評估研究.pdf

1、確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全,需要在不同階段對結(jié)構(gòu)的安全進行監(jiān)控、監(jiān)測和評估。首先,在橋梁施工階段,要對橋梁施工實施全程監(jiān)督與控制,保證施工過程中結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài),成橋狀態(tài)橋面線形與受力狀態(tài)符合設(shè)計要求。然后,對于新建橋梁,一來要通過成橋通車鑒定試驗來驗證橋梁的施工質(zhì)量,二來可以建立可用于損傷識別和健康監(jiān)測的基準有限元模型。最后,對于在役橋梁,要對橋梁結(jié)構(gòu)的整體行為的進行實時監(jiān)測,通過測定其關(guān)鍵性能指標,獲取反映結(jié)構(gòu)狀況的信息,對其健康狀況進行評

2、估。
　　雖然國內(nèi)外在橋梁結(jié)構(gòu)安全評估領(lǐng)域開展了不少研究工作,已有許多處理方法和研究成果,但還有許多關(guān)鍵問題或難點沒有得到很好地解決,比如,對嚴寒地區(qū)大跨高墩連續(xù)剛構(gòu)橋梁進行系統(tǒng)安全評估的研究成果不多。本論文就是基于這樣的背景,在國家杰出青年科學基金項目(No.50925828)資助下,結(jié)合小沙灣黃河特大橋工程實際,旨在從橋梁施工階段開始,到橋梁的實際運營階段,對橋梁安全進行監(jiān)控監(jiān)測,然后基于監(jiān)測數(shù)據(jù)對橋梁結(jié)構(gòu)的安全性進行評估,確

3、保結(jié)構(gòu)處在一個安全的狀態(tài)。重點研究了大跨度橋梁施工監(jiān)控、大跨度橋梁基準有限元模型的建立和大跨度橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。研究結(jié)果可廣泛應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)的施工監(jiān)控、損傷識別、健康監(jiān)測以及承載力評定,具有較大的理論意義和工程實用價值。
　　本論文在如下幾方面進行了理論、數(shù)值與試驗研究,并取得了一些研究成果:
　　(1)對黃河小沙灣特大橋進行了施工監(jiān)控。首先介紹了施工監(jiān)控的目的、原則和方法,并制定了施工監(jiān)控的實施方案,對橋梁施工過程進行了全

4、程監(jiān)控,從線形和應(yīng)力監(jiān)控結(jié)果可以看出,小沙灣黃河特大橋上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量符合規(guī)范要求,內(nèi)力和線形誤差均在可控范圍內(nèi)。
　　(2)建立了小沙灣黃河大橋的基準有限元模型。通過實橋靜動力測試獲得橋梁真實特性。利用優(yōu)化算法,以成橋動力特性實測結(jié)果為目標,對小沙灣黃河大橋的初始有限元模型進行了模型修正。修正后的小沙灣黃河大橋有限元模型的動力特性與實測值基本一致,表明該修正模型能夠代表小沙灣黃河大橋的結(jié)構(gòu)特性,可以作為后續(xù)健康監(jiān)測以及損傷識別的基準

5、模型。
　　(3)建立了小沙灣黃河大橋的健康監(jiān)測系統(tǒng),并利用該系統(tǒng)對小沙灣黃河大橋成功監(jiān)測至今。監(jiān)測系統(tǒng)記錄了橋梁結(jié)構(gòu)的形變、動力響應(yīng)情況,均滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求,監(jiān)測系統(tǒng)的建立有助于為大橋的日常維護提供可靠的指導和判斷。小沙灣黃河特大橋的各測點位移均較小,橋梁的運營處于安全狀態(tài)。
　　(4)利用建立的小沙灣黃河大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)獲取的前兩年監(jiān)測數(shù)據(jù),確定了小沙灣黃河大橋的健康監(jiān)測通常限值。利用建立的小沙灣黃河大橋基準有限元模型