运营环境下城市梁桥监测响应相关性的研究与应用

发布时间：2020-06-06 23:03

【摘要】：运营的桥梁结构往往遭受多种环境因素的耦合作用,如何建立桥梁结构在运营环境下监测响应之间的相关关系,并利用该相关性有效剔除环境因素对结构损伤诊断的影响是一个颇具挑战性的问题。针对这一问题,以英雄山路立交桥梁为工程背景,研究运营环境下桥梁结构响应之间的相关关系,提出基于响应相关关系的桥梁结构运营损伤诊断预警值的构建方法。系统归纳评述了国内外桥梁结构在运营环境下的响应特性,总结了研究现状与发展趋势,着重分析了桥梁结构监测响应数据相关模型构建的关键问题。利用英雄山路立交桥梁结构安全运营监测系统积累的海量监测数据,采用环境激励技术与特征系统实现算法得到了该桥梁结构模态参数随时间的变化规律;运用结构有限元模型修正技术建立了该桥梁结构基准有限元模型。重点研究了桥梁结构监测响应之间的相关关系。以英雄山路立交桥梁的环境温度及结构温度监测数据为基础,采用统计分析,获得了该桥梁结构空间温度场的分布特征;以该桥梁结构基准有限元模型为基础,结合该桥梁环境温度场监测数据,比较分析了该桥梁结构振动位移之间空间相关关系;以上部结构关键断面应变监测数据为基础,结合有限元模型分析,建立该桥梁主梁关键断面应变响应之间的相关模型;以环境温度及海量监测数据识别得到的模态参数为基础,分析了该桥梁自振频率、结构阻尼比、振型与环境温度之间的相关关系。在上述研究基础上,利用基于零空间理论的结构损伤诊断方法,建立基于位移响应相关性的英雄山路立交桥梁损伤诊断阈值;采用基于概率密度估计的损伤诊断方法,建立基于应变响应相关性的英雄山路立交桥梁损伤诊断阈值;依托主成分分析及异常诊断算法理论,提出改进主成分分析的桥梁损伤诊断方法,建立基于频率相关性的英雄山路立交桥梁损伤诊断预警值;最终,采用该桥梁结构监测响应数据,对所提出算法的有效性进行了验证。
【图文】：

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并且开始将健康监测系统应用于重要的桥梁结构中。本章以立交桥为研究对象，首先介绍工程背景及结构运营安全监测系统概况了结构运营安全监测系统的总体功能与架构，详细介绍了传感器的类布置情况；其次，对系统采集到的环境与结构响应数据进行了简单分环境激励技术结合特征系统实现算法识别该桥梁的模态参数。最后，敏度的结构有限元模型修正算法，，对济南英雄山立交桥有限元模型进行英雄山路立交桥基准有限元模型。英雄山路立交桥梁结构运营安全监测系统概况工程背景济南英雄山立交是二环南路高架路与顺河高架南延高架在英雄山路南一座全互通立交，如图 2-1 所示。课题研究的工程背景桥梁为三跨预梁桥，跨径组合为 32m＋34m＋32m，同时该桥横截面为单箱六室，从从 27.3m 变为 36.4m，桥梁平面图如图 2-2 所示。英雄山立交于 2015竣工，整桥于 2017 年 4 月 27 日实现通车，通车至今已有 1 年。

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图 2-2 济南英雄山立交平面图（单位：m）2.1.2 系统建立目的1、监测英雄山路立交桥及南段高架桥梁结构健康及运营状况，监测并评估运营状态下桥梁结构安全状态及力学性能；2、利用海量监测信息有效识别桥梁结构损伤和潜在的危险性破坏，对结构目前状况下的安全度和预计使用寿命作出评估；3、发展先进的桥梁预警技术，建立基于实测数据的损伤诊断阈值，并在相似类型的桥梁结构中实现规范化和统一化等；4、辅助和改进城市高架桥梁的检测方法，为其维护决策提供依据；5、系统设计尽可能兼顾施工监测系统、成桥静动载试验和运营维护综合管理系统的需求。2.1.3 系统总体功能针对英雄山路立交桥中建立监测系统的桥梁结构，实现如下总体功能：
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U446

【参考文献】