北方寒冷地區(qū)特大鋼箱梁斜拉橋基于健康監(jiān)測(cè)模型修正及損傷識(shí)別.pdf

1、近二十幾年，我國大跨徑斜拉橋建設(shè)數(shù)量居于世界前沿。實(shí)際成橋后橋梁的受力狀況及運(yùn)營狀態(tài)下橋梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，是目前大型斜拉橋研究的熱點(diǎn)。本文針對(duì)大型斜拉橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中涉及到的幾項(xiàng)關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題進(jìn)行了研究分析，研究?jī)?nèi)容包括:健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)提取、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)濾波、結(jié)構(gòu)的損傷預(yù)警、結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別、有限元模型建立及模型修正。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　第一，總結(jié)了橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)布置及數(shù)據(jù)采集的特點(diǎn)，結(jié)合遼河特大橋健康監(jiān)測(cè)系

2、統(tǒng)，制定出一套針對(duì)適用于各類大橋海量數(shù)據(jù)處理的方法。
　　第二，提出了對(duì)于不同類傳感器，有針對(duì)性的數(shù)據(jù)濾波方法，該方法為首先對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)遞推平均，然后對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波分析過濾掉數(shù)據(jù)高頻部分得到低頻部分?jǐn)?shù)據(jù)，最后對(duì)低頻數(shù)據(jù)進(jìn)行單支重構(gòu)，得到穩(wěn)態(tài)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)數(shù)據(jù)。該方法能夠有效的過濾掉結(jié)構(gòu)因?yàn)榘自肼暭芭既灰蛩禺a(chǎn)生的噪聲數(shù)據(jù)。
　　第三，利用大型通用有限元軟件ANSYS、橋梁博士軟件分別建立了遼河特大橋模型，并對(duì)建立的

3、模型進(jìn)行了分析。靜力學(xué)分析中通過對(duì)彎矩、剪力、軸力及位移的對(duì)比，橋梁博士與ANSYS分析結(jié)果相近。動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果符合橋梁實(shí)際的規(guī)律，通過有限元模型的分析為遼河特大橋養(yǎng)護(hù)提供了指導(dǎo)，也為橋梁的損傷識(shí)別、安全評(píng)定及預(yù)警打下了基礎(chǔ)。
　　第四，通過運(yùn)用健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中采集的數(shù)據(jù)，對(duì)遼河特大橋扁平鋼箱梁跨中橫截面的溫度和縱向應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，深入研究了遼河特大橋鋼箱梁在溫度作用下所產(chǎn)生的溫度效應(yīng)、鋼箱梁溫度、縱向應(yīng)力日變化趨勢(shì)、總體變化規(guī)律及溫

4、度對(duì)縱向應(yīng)力的影響情況。分析結(jié)果表明:根據(jù)規(guī)范JTG D60-2004算出的鋼箱梁項(xiàng)板溫度最大值小于實(shí)際監(jiān)測(cè)值;鋼箱梁連續(xù)24小時(shí)溫度變化服從正弦曲線分布，縱向應(yīng)力每天前6小時(shí)變化服從線性分布，后18小時(shí)服從高斯曲線分布。根據(jù)有兩大軟件分析結(jié)果提取出成橋階段鋼箱梁應(yīng)力與實(shí)際健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，得到橋梁真實(shí)的應(yīng)力變化情況。
　　第五，將應(yīng)變計(jì)采集的應(yīng)變數(shù)據(jù)通過雨流計(jì)法得到一個(gè)一個(gè)應(yīng)力幅，將應(yīng)力幅進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合英國疲勞規(guī)范對(duì)鋼箱梁