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基于GPS-RTK监测的多塔悬索桥结构状态预警

发布时间:2018-03-08 02:18

  本文选题:多塔悬索桥 切入点:GPS-RTK监测 出处:《东南大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:随着大跨桥梁工程建设的蓬勃发展,利用桥梁结构健康监测系统采集到的海量数据科学合理地进行结构状态预警、评估也随之得到广泛关注。对于多塔悬索桥,由于中间塔的设置,使得多塔悬索桥的整体受力和变形与传统双塔悬索桥有很大差异。本文以泰州长江大桥为工程背景,结合大桥结构健康监测系统GPS-RTK数据分析,开展了多塔悬索桥结构状态预警评估研究。具体内容如下:(1)系统地介绍了GPS技术用于桥梁变形监测的相关理论和应用情况。阐述了GPS的发展历程和系统组成,以及GPS-RTK定位测量系统的基本思想、主要特点和基本原理,研究了GPS-RTK在大跨悬索桥变形监测中的应用情况。(2)对GPS动态变形监测数据粗差剔除和降噪预处理。针对泰州大桥GPS-RTK监测数据的特点,采用拉依达准则(3σ准则)进行粗差剔除处理:然后选用不同小波函数、不同分解层数、不同阈值和阈值准则进行小波阈值降噪处理,并比较降噪效果,从中确定出最优组合参数。(3)分析了环境温度对主梁位移的影响规律。首先,研究了大桥主梁三维位移与环境温度的相关性,泰州大桥主梁横向位移与温度相关性不明显,而纵向位移和竖向位移与温度有明显的强线性相关性;其次,通过采用最小二乘法建立主梁纵向和竖向的位移-温度线性回归模型;最后利用相关性模型进行环境温度归一化处理,剔除温度效应所产生的位移趋势,从而获得桥梁结构的真实位移状态。(4)建立了基于均值控制图法的状态预警方法。构造位移残差预警指标,根据统计控制图中的均值控制图建立了主梁状态预警方法,并通过样本检验和损伤模拟的方式来考察基于均值控制图的状态预警方法用于泰州大桥的可行性和有效性。分析结果表明:采用均值控制图法能从多个截面、多方向进行结构异常状态识别和损伤预警。
[Abstract]:With the rapid development of long-span bridge construction, the structural state early warning is carried out scientifically and reasonably by using the massive data collected by the bridge structure health monitoring system. Because of the setting of the middle tower, the stress and deformation of the multi-tower suspension bridge are very different from that of the traditional double-tower suspension bridge. This paper takes Taizhou Yangtze River Bridge as the engineering background and analyzes the GPS-RTK data of the bridge structure health monitoring system. In this paper, a study on the early warning evaluation of the structural state of multi-tower suspension bridges is carried out. The detailed contents are as follows: (1) the related theories and applications of GPS technology for bridge deformation monitoring are systematically introduced. The development course and system composition of GPS are described. As well as the basic idea, main characteristics and basic principle of GPS-RTK positioning and measuring system, The application of GPS-RTK in deformation monitoring of long-span suspension bridge is studied. The gross error elimination and noise reduction preprocessing of GPS dynamic deformation monitoring data are studied. According to the characteristics of GPS-RTK monitoring data of Taizhou Bridge, Then we select different wavelet function, different decomposition layer number, different threshold value and threshold criterion to deal with wavelet threshold noise reduction, and compare the effect of noise reduction. The influence of ambient temperature on the displacement of the main girder is analyzed. Firstly, the correlation between the three-dimensional displacement of the main girder and the ambient temperature is studied, and the correlation between the transverse displacement and the temperature of the main beam of Taizhou Bridge is not obvious. The longitudinal displacement and vertical displacement have a strong linear correlation with temperature. Secondly, the longitudinal and vertical displacement-temperature linear regression model of the main beam is established by using the least square method. Finally, the correlation model is used to normalize the ambient temperature, and the displacement trend caused by the temperature effect is eliminated. Thus, the real displacement state of bridge structure is obtained. (4) the state early warning method based on mean value control chart is established, and the early warning index of displacement residuals is constructed. According to the mean value control chart of statistical control chart, the state warning method of main beam is established. The feasibility and effectiveness of the state warning method based on mean value control chart for Taizhou Bridge are investigated by means of sample test and damage simulation. The results show that the mean value control chart method can be used from multiple sections. Multi-directional structural abnormal state identification and damage warning.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U448.25

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本文编号:1581979

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