運(yùn)營狀態(tài)下大跨懸索橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警方法及其應(yīng)用研究.pdf

1、大跨橋梁結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測與安全評估是目前國內(nèi)外學(xué)術(shù)界與工程界的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。如何根據(jù)采集的數(shù)據(jù)和信號(hào)反演出橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)和健康狀況，識(shí)別出可能的結(jié)構(gòu)損傷部位及其損傷程度，并在此基礎(chǔ)上對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行狀態(tài)評估是大跨橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全評估系統(tǒng)研究的最主要問題。本文以潤揚(yáng)長江大橋南汊懸索橋?yàn)檠芯繉ο?，圍繞大跨懸索橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警這個(gè)主題，研究解決日常運(yùn)營狀態(tài)下大跨懸索橋結(jié)構(gòu)整體狀態(tài)監(jiān)測與預(yù)警中的若干關(guān)鍵技術(shù)問題，并將研究成果應(yīng)用于潤揚(yáng)大橋懸

2、索橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警系統(tǒng)。本文的主要工作和成果如下： 1、研究了大跨懸索橋?qū)崪y損傷預(yù)警參數(shù)(模態(tài)頻率與小波包能量譜)的環(huán)境變異性。主要內(nèi)容是：①以潤揚(yáng)大橋懸索橋?yàn)檠芯繉ο?，對潤揚(yáng)大橋懸索橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)采集的動(dòng)力響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了模態(tài)頻率和小波包能量譜識(shí)別；②研究了實(shí)際環(huán)境條件(運(yùn)營載荷和環(huán)境溫度)的變化對懸索橋?qū)崪y損傷預(yù)警參數(shù)的影響。分析結(jié)果表明，環(huán)境溫度的變化對損傷預(yù)警參數(shù)的影響是長期性的趨勢，而運(yùn)營載荷對損傷預(yù)警參數(shù)的影響則由于

3、荷載的非平穩(wěn)性呈現(xiàn)瞬時(shí)的顫動(dòng)變化，從而為建立“環(huán)境條件歸一化”的大跨懸索橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警方法提供了基礎(chǔ)。 2、建立了大跨懸索橋“環(huán)境條件歸一化”的結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警方法。主要內(nèi)容是：①提出了懸索橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警參數(shù)與實(shí)際環(huán)境條件的季節(jié)相關(guān)性分析方法，用以消除運(yùn)營載荷引起的損傷預(yù)警參數(shù)的隨機(jī)顫動(dòng)。分析結(jié)果表明，潤揚(yáng)大橋懸索橋模態(tài)頻率和小波包能量譜與溫度具有明顯的季節(jié)相關(guān)性，實(shí)測模態(tài)頻率和特征頻帶能量比的日平均值在一年中隨著季節(jié)的變化分別可以

4、發(fā)生約2.0％和200％的變化；②建立了大跨懸索橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警參數(shù)與環(huán)境溫度統(tǒng)計(jì)建模方法，并采用均值控制圖法對損傷預(yù)警參數(shù)的異常變化進(jìn)行了判別分類。分析結(jié)果表明，均值控制圖法可以較好地識(shí)別出結(jié)構(gòu)損傷引起的模態(tài)頻率0.2％和特征頻帶能量比10％的異常變化，從而較完整地建立了大跨懸索橋結(jié)構(gòu)基于長期監(jiān)測數(shù)據(jù)的損傷預(yù)警方法體系。 3、研究了潤揚(yáng)大橋懸索橋結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。主要內(nèi)容是：①以潤揚(yáng)大橋懸索橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)為例