大跨度斜拉橋拉索索力與車輛荷載識別及建模研究.pdf

1、隨著中國經濟的迅猛發(fā)展，公路交通運輸量不斷增加，公路橋梁上的車輛荷載強度和頻度均持續(xù)上升，這造成了嚴重的橋梁累積損傷、甚至失效。近十年來因超載而造成的橋梁垮塌事故接連不斷，橋梁上實際車輛荷載的識別、實時統(tǒng)計分析、分布規(guī)律的研究至關重要。結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的出現(xiàn)和廣泛應用，使得實時的識別和監(jiān)測橋梁上運行的車輛荷載成為可能。目前，關于橋梁荷載的識別研究主要集中在梁橋，對斜拉橋車輛荷載的研究仍十分缺乏，且已有研究方法需要已知車輛荷載位置。此外，

2、斜拉索是斜拉橋上的關鍵結構構件，其疲勞效應十分突出，目前斜拉索時變索力的監(jiān)測和識別仍然沒有有效的方法。本文研究大跨度斜拉橋斜拉索時變索力識別方法、車輛荷載及其空間分布識別方法、以及車輛荷載建模與極值預測模型。
　　主要研究內容包括：
　　首先，提出基于擴展卡爾曼濾波的時變索力識別方法，并進行數(shù)值模擬和試驗驗證。推導考慮支座位移的斜拉索的擴展狀態(tài)空間運動方程和觀測方程，給出基于監(jiān)測的加速度響應的斜拉索時變索力識別的擴展卡爾曼濾

3、波算法；采用南京長江三橋的斜拉索進行數(shù)值計算，驗證方法的精度和魯棒性；進一步通過模型試驗，驗證方法的識別精度。
　　其次，提出基于斜拉索振動信息識別橋梁車輛荷載的方法。推導包含車重、車速和上橋時間的擴展狀態(tài)空間運動方程及斜拉索觀測方程，提出基于擴展卡爾曼濾波方法的車重、車速和上橋時間識別算法，采用南京長江三橋進行數(shù)值計算，驗證本文方法的精度。
　　再次，提出基于斜拉索索力監(jiān)測信息的斜拉橋上車輛荷載及其位置識別方法。建立車輛荷

4、載等效力與斜拉索索力之間的關系方程，利用Tikhonov正則化方法降低此病態(tài)線性方程求解的不適定性；采用區(qū)間理論，研究識別結果的誤差上、下界。
　　提出基于斜拉索索力監(jiān)測信息的斜拉橋車輛荷載及其空間分布的稀疏優(yōu)化識別算法。建立車輛荷載與斜拉索索力之間的線性關系方程，采用稀疏優(yōu)化算法求解上述方程，識別車輛荷載及其空間分布，采用南京長江三橋進行數(shù)值計算，驗證本文方法的精度及其抗噪性。
　　最后，在上述車輛荷載識別的基礎上，采用南