基于健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的大型橋梁運(yùn)營(yíng)荷載識(shí)別.pdf

1、橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)階段受到車(chē)輛、風(fēng)、雨、濕度和溫度等各種荷載的作用。如何反映橋梁運(yùn)營(yíng)階段的真實(shí)荷載狀況，對(duì)橋梁的正常維護(hù)、安全運(yùn)營(yíng)、損傷識(shí)別和壽命評(píng)估具有重要意義。車(chē)輛荷載和溫度荷載對(duì)大跨連續(xù)剛構(gòu)梁橋影響很大，本文以東營(yíng)黃河公路大橋?yàn)楣こ瘫尘?，通過(guò)已建立的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲得橋梁運(yùn)營(yíng)階段的響應(yīng)數(shù)據(jù)，識(shí)別這兩類(lèi)荷載對(duì)橋梁的真實(shí)作用。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　⑴建立橋梁有限元模型，對(duì)關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)影響線(xiàn)形狀進(jìn)行分析，討論不同車(chē)型對(duì)影響線(xiàn)形狀的影響，識(shí)

2、別不同車(chē)型單車(chē)過(guò)橋荷載。通過(guò)光纖光柵傳感器監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，獲得各關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)處應(yīng)變響應(yīng)時(shí)程，得出橋梁各關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)彎矩譜。由于運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下過(guò)橋車(chē)輛數(shù)量、速度、軸重以及作用位置的隨機(jī)性都很強(qiáng)，車(chē)輛作用間相互影響較大，同時(shí)受采樣頻率的限制，要識(shí)別出各單車(chē)的準(zhǔn)確載重困難很大，根據(jù)關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)處內(nèi)力等效原則，將實(shí)際車(chē)流等效為時(shí)變均布荷載作用，再根據(jù)影響線(xiàn)相關(guān)理論反推出作用荷載。結(jié)果表明：在密集交通狀態(tài)下，將車(chē)輛荷載等效成時(shí)變均布荷載，能較好識(shí)別出橋梁實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀態(tài)

3、，從而為荷載評(píng)估和橋梁運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供依據(jù)。
　?、茖?duì)監(jiān)測(cè)所得加速度響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行譜分析，結(jié)果表明：橋梁加速度響應(yīng)數(shù)據(jù)的頻譜特征在有車(chē)上橋時(shí)段和無(wú)車(chē)上橋時(shí)段呈現(xiàn)了明顯的差異。主梁自身前幾階頻率都小于1Hz，而受車(chē)輛激振的頻率在3~5Hz之間，則可將加速度響應(yīng)中頻率為3~5Hz的數(shù)據(jù)作為判定是否有車(chē)上橋的參考數(shù)據(jù)。
　?、悄壳埃瑢?duì)混凝土箱梁溫度場(chǎng)的觀(guān)測(cè)基本是在施工監(jiān)控的過(guò)程中進(jìn)行的，具有明顯的缺陷。本文由布設(shè)在橋梁截面各處的光纖光柵

4、傳感器，得到砼箱梁截面各處溫度隨季節(jié)、日照及寒流等作用下的實(shí)時(shí)變化規(guī)律。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，給出適合該橋的溫度梯度模式。底板的溫差的實(shí)測(cè)結(jié)果最大達(dá)到4℃，超出了一般認(rèn)為的3℃，對(duì)底板局部影響較大。箱梁實(shí)測(cè)日照負(fù)溫度梯度約為正溫度梯度的-0.5倍，與公路橋規(guī)對(duì)此的規(guī)定一致。寒流作用下的負(fù)溫差梯度曲線(xiàn)形式變化很不穩(wěn)定，與日照負(fù)溫差有較大的不同，但溫度荷載明顯大于日照負(fù)溫差。有限元模型計(jì)算表明，實(shí)測(cè)溫度梯度模式對(duì)橋梁各控制截面的作用比公路橋涵JTG