大跨悬索桥北斗位移监测与安全评估技术研究

发布时间：2020-07-05 01:08

【摘要】：近年来,大跨径悬索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,对桥梁结构实施健康监测与状态评估,以保证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。但从目前的情况来讲,国内外针对大跨悬索桥这一类型的桥梁,其健康监测与安全评估研究方兴未艾。因此,为了保证大型桥梁结构的安全运营,实时掌握桥梁的安全状态,研究有效的桥梁健康监测系统及状态评估方法已成为当务之急。本文针对上述情况,以云南单跨380米的澜沧江大桥为依托开展研究,主要研究内容和结论如下:(1)根据北斗导航系统定位测量原理,结合现有监测技术和手段,将北斗导航定位技术应用于实际桥梁变形监测研究中。研究结果表明:北斗导航定位技术对悬索桥进行变形监测是可行的,且精度较高,成本较低。该研究为悬索桥在役状态监测、安全评估提供了一种经济有效的监测手段。(2)提出了一种基于有限点位移数据获取全桥位移、内力状态的方法,并结合依托工程验证了其可行性。结果表明,此方法合理可行,并在测点增多时,反演结果精度更高,在32个测点时,荷载反演精度可达95.8%,比6个测点时的精度75.3%提高了20.5%。(3)开展了大跨悬索桥基于关键截面位移测点监测数据反演全桥状态的分析方法研究。依托工程澜沧江大桥,在获取关键截面位移的基础上,通过将主梁监测位移逆向确定的等效节点荷载加载到有限元模型上,求出了加劲梁、吊杆、主缆等悬索桥各个关键构件在观测时间内的内力及其变化情况,实现了全桥的状态分析。(4)开展了大跨悬索桥基于位移和关键结构应力包络的安全评估方法研究。通过澜沧江大桥位移监测值及通过位移参数获取的应力值,用位移及应力包络法对其进行安全评估。评估结果表明:在所选时间段内,3#、4#、5#、6#测点对应的位移校验系数及位移值均在位移包络给定范围内;同时,基于位移参数所获取的加劲梁应力亦在容许应力范围内,桥梁均处于安全运营状态。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.25;U446
【图文】：

模型图,澜沧江,结构有限元,模型

沧江大桥桥型布置图如图 2-1 所示。图 2-1 澜沧江大桥桥型布置图1）结构有限元模型沧江大桥采用桥梁结构分析计算程序 Midas Civil 2015，依据竣工图纸，行计算分析，得到成桥状态下的结构受力和变形等控制数据，澜沧江大构有限元模型如图 2-2 所示，全桥共由 584 个梁单元、126 个索单元、2元和 1166 个节点组成。

变形图,移动荷载,温降,变形图

状态偏离设计初衷；也可能导致桥梁附属结构的破坏，影响桥梁的。为了掌握主梁和塔顶的变形特点，为桥梁安全性评价和病害诊断的数据，需要在主梁和主塔上设置位移监测点。计算理论：实测位移、理论计算位移和允许位移的比较。依据：实计算位移＜允许位移。若实测位移＞理论计算位移，需引起管养部测位移＞允许位移，需预警，进行检测维护。悬索桥设计中悬索桥加劲梁由汽车荷载（不计冲击力）引起的最大宜大于跨径的 1/250～1/300。澜沧江大桥属于悬索桥，由汽车荷载起的最大竖向位移值不宜大于：L/300=380×1000/300=1266.7mm。位置桥面上游侧靠近栏杆基座位置布置有一北斗挠度监测点，可依的竖桥方向的结果作为参考对比。初始成桥状态结构位移为零，按最不利工况组合（1.3 倍移动荷载+荷载，1.3 倍移动荷载+1.3 整体升温荷载）进行荷载施加。结合有限关键截面，结合桥梁现场情况，实行监测点布设。图 2-3、2-4 是主载工况下的变形图。

【参考文献】