基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的橋梁安全狀況評(píng)估研究.pdf

1、確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全,需要在不同階段對(duì)結(jié)構(gòu)的安全進(jìn)行監(jiān)控、監(jiān)測(cè)和評(píng)估。首先,在橋梁施工階段,要對(duì)橋梁施工實(shí)施全程監(jiān)督與控制,保證施工過(guò)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(jì)要求。然后,對(duì)于新建橋梁,一來(lái)要通過(guò)成橋通車(chē)鑒定試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證橋梁的施工質(zhì)量,二來(lái)可以建立可用于損傷識(shí)別和健康監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)有限元模型。最后,對(duì)于在役橋梁,要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的整體行為的進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),通過(guò)測(cè)定其關(guān)鍵性能指標(biāo),獲取反映結(jié)構(gòu)狀況的信息,對(duì)其健康狀況進(jìn)行評(píng)

2、估。
　　雖然國(guó)內(nèi)外在橋梁結(jié)構(gòu)安全評(píng)估領(lǐng)域開(kāi)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(wèn)題或難點(diǎn)沒(méi)有得到很好地解決,比如,對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)大跨高墩連續(xù)剛構(gòu)橋梁進(jìn)行系統(tǒng)安全評(píng)估的研究成果不多。本論文就是基于這樣的背景,在國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目(No.50925828)資助下,結(jié)合小沙灣黃河特大橋工程實(shí)際,旨在從橋梁施工階段開(kāi)始,到橋梁的實(shí)際運(yùn)營(yíng)階段,對(duì)橋梁安全進(jìn)行監(jiān)控監(jiān)測(cè),然后基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行評(píng)估,確

3、保結(jié)構(gòu)處在一個(gè)安全的狀態(tài)。重點(diǎn)研究了大跨度橋梁施工監(jiān)控、大跨度橋梁基準(zhǔn)有限元模型的建立和大跨度橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)。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(shí)別、健康監(jiān)測(cè)以及承載力評(píng)定,具有較大的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。
　　本論文在如下幾方面進(jìn)行了理論、數(shù)值與試驗(yàn)研究,并取得了一些研究成果:
　　(1)對(duì)黃河小沙灣特大橋進(jìn)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(shí)施方案,對(duì)橋梁施工過(guò)程進(jìn)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(zhǔn)有限元模型。通過(guò)實(shí)橋靜動(dòng)力測(cè)試獲得橋梁真實(shí)特性。利用優(yōu)化算法,以成橋動(dòng)力特性實(shí)測(cè)結(jié)果為目標(biāo),對(duì)小沙灣黃河大橋的初始有限元模型進(jìn)行了模型修正。修正后的小沙灣黃河大橋有限元模型的動(dòng)力特性與實(shí)測(cè)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(cè)以及損傷識(shí)別的基準(zhǔn)

5、模型。
　　(3)建立了小沙灣黃河大橋的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并利用該系統(tǒng)對(duì)小沙灣黃河大橋成功監(jiān)測(cè)至今。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)記錄了橋梁結(jié)構(gòu)的形變、動(dòng)力響應(yīng)情況,均滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求,監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立有助于為大橋的日常維護(hù)提供可靠的指導(dǎo)和判斷。小沙灣黃河特大橋的各測(cè)點(diǎn)位移均較小,橋梁的運(yùn)營(yíng)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(cè)系統(tǒng)獲取的前兩年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),確定了小沙灣黃河大橋的健康監(jiān)測(cè)通常限值。利用建立的小沙灣黃河大橋基準(zhǔn)有限元模型