基于監(jiān)測數據的大跨斜拉橋整體響應特性分析.pdf

1、大跨橋梁是公路和鐵路連接的關鍵節(jié)點，基于現場監(jiān)測數據揭示結構響應與環(huán)境因素間的關系對于確保橋梁服役安全、驗證和發(fā)展既有設計理論具有重要的科學意義。而以往針對環(huán)境作用與大跨斜拉橋整體響應關系的研究，由于缺乏長期的監(jiān)測數據支撐，分析對象較為單一，且較少給出有效的健康監(jiān)測指標。本文以安慶長江大橋長期海量監(jiān)測數據為依托，對其在風速、氣溫等環(huán)境因素作用下的結構整體位移、模態(tài)頻率等整體響應特性進行較為系統地分析。
　　本研究主要內容包括：⑴通

2、過對大橋連續(xù)兩年環(huán)境作用監(jiān)測數據的統計分析（包括均值、極值、差值等），給出了橋址處風速和環(huán)境氣溫的變化趨勢和波動規(guī)律，對其中特殊事件進行了細致分析，發(fā)現均處于設計范圍內，對比了橋梁設計基準值，驗證了大橋設計的合理性。⑵通過對大橋連續(xù)兩年整體位移響應監(jiān)測數據的統計分析，揭示了結構整體位移響應的變化規(guī)律，驗證了其處于允許的幾何變形范圍內；將高階譜理論應用到結構整體加速度響應的頻譜分析中，通過四階累積量重構功率譜證明了其相對于傳統頻譜分析手段

3、在結構健康監(jiān)測領域應用的可行性和優(yōu)勢，對大橋的模態(tài)頻率進行了識別分析。⑶基于環(huán)境作用統計分析和結構整體響應分析結果，研究了二者的相關性；建立了大橋主梁跨中橫橋向位移均值與橫橋向風速均值的正相關線性回歸模型、主梁跨中縱向位移均值與氣溫均值的負相關線性回歸模型、北橋塔頂順橋向位移均值與氣溫均值的正相關線性回歸模型、橋塔跨中距離均值與氣溫均值的正相關線性回歸模型；根據時間尺度的不同，給出了其月度和年度擬合關系式。⑷分析了大橋南北橋塔頂和跨中的

4、相對運動規(guī)律，得到了其運動規(guī)律與氣溫變化的關聯規(guī)律；在橋塔頂跨中距離均值與氣溫均值的正相關線性回歸模型的基礎上，提出了大跨斜拉橋斜拉索折算熱膨脹系數的定義和具體計算方法，通過計算獲取了安慶長江大橋斜拉索的折算熱膨脹系數，并將其與斜拉索的熱膨脹系數設計值做了對比，發(fā)現由于斜拉索的折算熱膨脹系數在橋梁正常運營的一般情況下基本穩(wěn)定，不隨環(huán)境情況變化，其長期變化可以反映斜拉索的結構性能退化這一特性；最后，建立了大跨斜拉橋“斜拉索折算長度-氣溫模