柔性系杆拱桥结构性能监测技术与状态评估研究
发布时间：2021-08-16 00:31
我国的桥梁建设在20世纪90年代进入高潮,当时修建的桥梁至今已服役数十年。如果不能及时对受损的桥梁结构进行检修,不但行车受到影响,桥梁的使用期也会大大缩短,更严重的甚至会导致桥梁结构破坏。柔性系杆拱桥的水平推力完全由柔性系杆负责平衡,一旦不能平衡水平推力,会导致结构内力的巨大变化。通过对京杭运河大桥设置桥梁健康监测系统,计算分析桥梁结构的静动力响应,探究柔性系杆拱桥系杆损伤对桥梁结构的影响,分析传感器的优化布置,利用研究手段评估结构的安全性,对柔性系杆拱桥这一桥型提供研究参考。论文首先建立京杭运河桥Midas有限元模型,进行静动力分析。再简述柔性系杆的构造,分析柔性系杆系杆力损失原因,研究系杆的保护措施。采用JC法进行柔性系杆拱桥构件可靠度分析,采用PNET法进行柔性系杆拱桥结构体系可靠度分析,明确不同系杆力损失比例对结构体系安全的影响,并提出系杆力测试方案。然后基于模态置信准则,利用逐步消去法进行传感器优化布设,具体阐述京杭运河桥健康监测系统设计与构成。最后采用层次分析法和变权综合理论,建立柔性系杆拱桥评估模型,研究柔性系杆拱桥状态评估方法。
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
京杭运河大桥平面图
第二章柔性系杆拱桥静动力行为分析152.1.2有限元模型本次京杭运河桥为工程背景，采用有限元软件Midas进行柔性系杆拱桥静动力行为分析。桥梁模型的空间有限元模型如图2-4所示。为了依照实际施工状态，模拟钢管内混凝土的施工过程，将拱肋截面分为钢管与缀板、缀板内混凝土、下管内混凝土、上管内混凝土四部分。根据各部分混凝土灌注的先后，分阶段进行组合截面的刚度形成。在拱脚处，端横梁、拱肋和墩柱固结，桥面为漂浮体系，由端横梁和吊起的横梁进行支承。桥面板考虑桥面铺装参与实际受力，采用等效刚度法将桥面板和桥面铺装结合考虑。图2-4京杭运河桥空间有限元模型2.2有限元静力行为分析2.2.1成桥状态静力有限元分析图2-5为柔性系杆拱桥的拱肋截面成桥状态有限元静力分析结果。
东南大学硕士学位论文20图2-9活载作用下向河一侧墩顶最大水平位移(mm)表2-1活载作用下吊杆系杆索力变化吊杆号123456索力变化(kN)523.1471.9454.7443.6435.8430.4吊杆号78索力变化(kN)427.0425.4系杆号123456索力变化(kN)51.652.330.230.952.553.2由图2-7~图2-9及表2-1可以看出，在移动荷载作用下，拱肋内力、挠度值在1/4拱肋到3/4拱肋之间变化敏感，其余部位相对较小；吊杆索力变化幅度较大，系杆索力变化较小，活载作用下系杆力变化百分比为2.3%左右。2.3动力特性分析结构在动荷载作用下的响应规律与结构的质量、刚度分布和能量耗散有关[33]。结构的动力特性包括结构的自振频率、振型和阻尼等．对桥梁结构的动力特性分析是进行桥梁振动分析的基础，在桥梁的健康监测中，动力特性也是对桥梁健康状况进行评估的重要参数[34][35]。本次建立拱桥模型空间动力有限元模型并对其自振特性进行了理论分析，表2-2给出了拱桥模型的前六阶振型，振型曲线如图2-10所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MAC准则的模拟退火算法传感器优化布置研究[J]. 高荣雄,高荣,王丽琼. 中国市政工程. 2014(05)
[2]湖北郧县汉江二桥柔性系杆设计[J]. 谢三鸿,秦清波,周涛. 人民长江. 2011(20)
[3]基于有效独立法的传感器优化布置[J]. 何云,余文柏. 工程建设与设计. 2011(08)
[4]基于健康监测的连续刚构桥有限元模型确认（Ⅰ）——基于响应面法的有限元模型修正[J]. 宗周红,高铭霖,夏樟华. 土木工程学报. 2011(02)
[5]一种改进的混凝土桥梁耐久性评估模型[J]. 金伟良,王晓舟. 土木工程学报. 2009(08)
[6]光纤光栅传感在桥梁工程中的应用[J]. 罗映祥. 重庆三峡学院学报. 2009(03)
[7]基于挠度及索力监测的斜拉索损伤敏感性分析[J]. 梁柱,李娜,郑春,刘晓东. 公路. 2009(03)
[8]土木工程结构健康监测的研究进展综述[J]. 周奎,王琦,刘卫东,张简. 工业建筑. 2009(03)
[9]桥梁健康监测系统的若干问题[J]. 赵文秀. 世界桥梁. 2008(04)
[10]桥梁索力测量方法与发展趋势[J]. 姜建山,唐德东,周建庭. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2008(03)
博士论文
[1]基于动力测试的桥梁结构损伤识别及性能评定理论与应用研究[D]. 施洲.西南交通大学 2007
[2]复杂桥梁结构综合监测系统开发研究[D]. 吴小平.浙江大学 2005
硕士论文
[1]大跨度预应力混凝土斜拉桥状态评估系统的研究[D]. 伍华成.浙江大学 2006
本文编号：3345219
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
京杭运河大桥平面图
第二章柔性系杆拱桥静动力行为分析152.1.2有限元模型本次京杭运河桥为工程背景，采用有限元软件Midas进行柔性系杆拱桥静动力行为分析。桥梁模型的空间有限元模型如图2-4所示。为了依照实际施工状态，模拟钢管内混凝土的施工过程，将拱肋截面分为钢管与缀板、缀板内混凝土、下管内混凝土、上管内混凝土四部分。根据各部分混凝土灌注的先后，分阶段进行组合截面的刚度形成。在拱脚处，端横梁、拱肋和墩柱固结，桥面为漂浮体系，由端横梁和吊起的横梁进行支承。桥面板考虑桥面铺装参与实际受力，采用等效刚度法将桥面板和桥面铺装结合考虑。图2-4京杭运河桥空间有限元模型2.2有限元静力行为分析2.2.1成桥状态静力有限元分析图2-5为柔性系杆拱桥的拱肋截面成桥状态有限元静力分析结果。
东南大学硕士学位论文20图2-9活载作用下向河一侧墩顶最大水平位移(mm)表2-1活载作用下吊杆系杆索力变化吊杆号123456索力变化(kN)523.1471.9454.7443.6435.8430.4吊杆号78索力变化(kN)427.0425.4系杆号123456索力变化(kN)51.652.330.230.952.553.2由图2-7~图2-9及表2-1可以看出，在移动荷载作用下，拱肋内力、挠度值在1/4拱肋到3/4拱肋之间变化敏感，其余部位相对较小；吊杆索力变化幅度较大，系杆索力变化较小，活载作用下系杆力变化百分比为2.3%左右。2.3动力特性分析结构在动荷载作用下的响应规律与结构的质量、刚度分布和能量耗散有关[33]。结构的动力特性包括结构的自振频率、振型和阻尼等．对桥梁结构的动力特性分析是进行桥梁振动分析的基础，在桥梁的健康监测中，动力特性也是对桥梁健康状况进行评估的重要参数[34][35]。本次建立拱桥模型空间动力有限元模型并对其自振特性进行了理论分析，表2-2给出了拱桥模型的前六阶振型，振型曲线如图2-10所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MAC准则的模拟退火算法传感器优化布置研究[J]. 高荣雄,高荣,王丽琼. 中国市政工程. 2014(05)
[2]湖北郧县汉江二桥柔性系杆设计[J]. 谢三鸿,秦清波,周涛. 人民长江. 2011(20)
[3]基于有效独立法的传感器优化布置[J]. 何云,余文柏. 工程建设与设计. 2011(08)
[4]基于健康监测的连续刚构桥有限元模型确认（Ⅰ）——基于响应面法的有限元模型修正[J]. 宗周红,高铭霖,夏樟华. 土木工程学报. 2011(02)
[5]一种改进的混凝土桥梁耐久性评估模型[J]. 金伟良,王晓舟. 土木工程学报. 2009(08)
[6]光纤光栅传感在桥梁工程中的应用[J]. 罗映祥. 重庆三峡学院学报. 2009(03)
[7]基于挠度及索力监测的斜拉索损伤敏感性分析[J]. 梁柱,李娜,郑春,刘晓东. 公路. 2009(03)
[8]土木工程结构健康监测的研究进展综述[J]. 周奎,王琦,刘卫东,张简. 工业建筑. 2009(03)
[9]桥梁健康监测系统的若干问题[J]. 赵文秀. 世界桥梁. 2008(04)
[10]桥梁索力测量方法与发展趋势[J]. 姜建山,唐德东,周建庭. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2008(03)
博士论文
[1]基于动力测试的桥梁结构损伤识别及性能评定理论与应用研究[D]. 施洲.西南交通大学 2007
[2]复杂桥梁结构综合监测系统开发研究[D]. 吴小平.浙江大学 2005
硕士论文
[1]大跨度预应力混凝土斜拉桥状态评估系统的研究[D]. 伍华成.浙江大学 2006
本文编号：3345219
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3345219.html
