大跨径连续刚构桥健康监测传感器优化布置及状态评估研究

发布时间：2019-08-24 14:40

【摘要】：大型桥梁，一般来说耗资十分巨大，对于国内外的交通网络，其发挥的作用巨大，其重要程度显而易见。近几年来，，大跨径预应力混凝土连续刚构桥在国内的应用越来越广泛。但是随着桥梁使用年限的增加，越来越多的桥梁结构出现了不同程度的损伤和局部破坏，严重影响了其正常使用和安全。因此，通过合适的途径，对桥梁结构进行健康监测以及进行状态评估，来确保桥梁结构的安全运营已经成为众多学者们研究的一个重要方向。从目前的情况来讲，国内外针对连续刚构桥这一类型的桥梁，关于其健康监测系统的研究还比较少。因此，针对高墩大跨连续刚构桥健康监测系统研究具有十分重要的现实意义。以观石河大桥为工程背景，本文进行了传感器的优化布置以及桥梁结构的健康状况评估研究，主要包括以下几个方面的内容：（1）采用有限元软件，对桥梁结构进行建模分析。通过静力分析，考虑各个荷载情况，分析桥梁结构的响应，把握了结构的静力特点。与此同时，对全桥也进行了模态分析，得到一系列的特征数据，包括结构的自振频率、振型特征以及具体的每一阶的模态数据，这些都为传感器的布置提供了依据。（2）针对动力传感器优化布置的理论和方法进行阐述，采用改进的有效独立法对于观石河大桥来进行传感器优化布置，确定动力监测系统。基于有限元的计算结果，确定主梁关键截面，进而确立包括应力、温度以及挠度监测系统。（3）介绍桥梁健康状况评估的研究现状，对其理论方法进行阐述。针对观石河大桥的状况评估问题进行研究，引入层次分析法，给出状态评估的主要步骤，获得层次分析的模型，同时针对其中的几个主要的底层指标的计算给出其方法。
【图文】：

石河,总体结构,麻城市,混凝土连续刚构

第 2 章桥梁结构静/动力分析2.1 工程背景观石河大桥位于湖北省麻城市，是沪蓉高速（湖北段）上的一座重要桥梁，于 2010 年年底建成通车。该桥是一座三向预应力混凝土连续刚构桥，主桥的结构型式为五跨一联。观石河大桥由完全分离的两座桥组成，左线桥跨径组合为4×40m(T 梁)＋5×40m(T 梁)＋（67m＋3×120m＋67m）(连续刚构)＋5×30m(T 梁)＋4×30m(T 梁)＝1124.0m，；右线桥跨径组合为 4×40m(T 梁)＋5×40m(T 梁)＋（67m＋3×120m＋67m）(连续刚构)＋4×30m(T 梁)＋4×30m(T 梁)＝1094.0m。大桥的总体结构布置如下图 2.1 所示：

石河,结构模型,恒载,预应力控制

1) 恒载：一期恒载：预应力混凝土、钢筋混凝土3γ = 26kN m；二期恒载：铺装：6cmC50 混凝土，3γ = 25 kN m；10cm 沥青混凝土，3γ = 23kN m。2) 汽车荷载：按公路—Ⅰ级进行计算。3) 预应力控制张拉力：钢绞线 1357.8 MPa，k=0.0015；μ =0.2。4) 考虑混凝土徐变和收缩的影响5) 温度影响：体系升温：20℃；体系降温：25℃；梯度温度效应：升温：T1=14℃，T2=5.5℃；降温：T1=7℃，T2=2.75℃。通过使用工程分析软件 MIDAS/Civil 进行建模，所得的观石河大桥的型如下图 2.2 所示：
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U446

【参考文献】