面向HMS的大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)評(píng)估實(shí)用方法研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著橋梁結(jié)構(gòu)跨度的日益增大，對(duì)于大型橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性的要求也越來越高，大跨橋梁結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估也逐漸成為目前國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界與工程界的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，但由于大跨橋梁結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)是一個(gè)多學(xué)科交叉的課題，目前還有很多問題需要解決，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心模塊——安全評(píng)估系統(tǒng)就是一個(gè)急需深入的研究方向。 本文在總結(jié)和歸納了國(guó)內(nèi)外大跨橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、損傷評(píng)估和狀態(tài)評(píng)估領(lǐng)域研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋斜拉橋展開了

2、結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估和狀態(tài)評(píng)估方法的研究工作，討論了面向大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估的有限元模擬策略和方案，研究了多元統(tǒng)計(jì)的相關(guān)理論在橋梁結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估的應(yīng)用，建立起大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠度分析方法，對(duì)大跨橋梁結(jié)構(gòu)體系可靠度評(píng)估的簡(jiǎn)化分析方法進(jìn)行了研究，并將研究成果應(yīng)用于潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋斜拉橋的安全評(píng)估系統(tǒng)。本文的主要工作和成果如下： (1)討論了面向大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估的有限元模擬策略，提出了多層次、多尺度的建模與修正方案，

3、將結(jié)構(gòu)的整體簡(jiǎn)化模型、整體精細(xì)模型和局部精細(xì)模型融合為大跨橋梁結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估中各具特點(diǎn)，而又相互統(tǒng)一的多尺度模型。以潤(rùn)揚(yáng)大橋斜拉橋?yàn)槔?，?duì)其多尺度有限元模型進(jìn)行了建立和修正，并利用成橋靜動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)所建立的有限元模型進(jìn)了試驗(yàn)驗(yàn)證。 (2)提出了基于方差分析的大跨橋梁結(jié)構(gòu)的損傷評(píng)估方法，給出了該方法的算法流程。利用該方法通過分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集到的當(dāng)前數(shù)據(jù)和原始指紋數(shù)據(jù)在給定概率水平下的差異，來評(píng)估出當(dāng)前結(jié)構(gòu)在給定的概率水平下是否

4、處于健康狀態(tài)。討論了該方法應(yīng)用于大跨橋梁結(jié)構(gòu)中所面臨的主要問題和解決方法，并將該方法應(yīng)用于潤(rùn)揚(yáng)大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。 (3)提出了基于距離判別分析和Bayes判別分析的結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估方法，通過原理性試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了該方法在結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估中的適用性和可靠性。利用該方法可以根據(jù)響應(yīng)數(shù)據(jù)將不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行判別區(qū)分，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的評(píng)估。討論了基于判別分析的結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估方法應(yīng)用于大跨橋梁結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估中的若干關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，給出了判別

5、分析應(yīng)用于大跨橋梁結(jié)構(gòu)中的算法流程，利用潤(rùn)揚(yáng)大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，用距離判別分析給出的樣本距離值和Bayes判別分析計(jì)算出的W-K值對(duì)潤(rùn)揚(yáng)斜拉橋進(jìn)行了損傷狀態(tài)評(píng)估。 (4)對(duì)響應(yīng)面法和二次可靠指標(biāo)法的聯(lián)合算法進(jìn)行了研究，并建立起潤(rùn)揚(yáng)大橋斜拉橋構(gòu)件可靠度分析的框架。將大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)這樣一個(gè)具有復(fù)雜物理意義的非線性功能函數(shù)的可靠指標(biāo)求解問題，轉(zhuǎn)換為兩階段可靠指標(biāo)計(jì)算方法，采用響應(yīng)面法和二次可靠指標(biāo)法的聯(lián)合算法實(shí)現(xiàn)了斜拉橋構(gòu)件的