文暉大橋健康監(jiān)測(cè)與評(píng)估管理系統(tǒng)主要問(wèn)題研究.pdf

1、浙江人學(xué)2003博士學(xué)位論文摘要摘要大型橋梁是一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈，它們的巨大投資及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用，使得大跨橋梁的安全性、耐久性和正常使用功能也越來(lái)越受到重視。目前，橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究目前處于理論研究和試驗(yàn)研究階段，尤其是其中的數(shù)據(jù)分析部分，尚沒(méi)有成熟的可以完全適用的損傷檢測(cè)方法，完整的自動(dòng)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)還需要進(jìn)行原型研究和試驗(yàn)。本文以國(guó)內(nèi)外橋梁監(jiān)測(cè)及評(píng)估的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)斜拉橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及發(fā)展需要，建立了文暉大橋健康監(jiān)

2、測(cè)與評(píng)估管理系統(tǒng)。依據(jù)實(shí)用性以及可靠性的原則，確定了大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，包括各種傳感器的布置、數(shù)據(jù)的采集及分析、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理等問(wèn)題。在計(jì)算分析中，根據(jù)文暉大橋的實(shí)際設(shè)計(jì)尺寸，分別用虛擬層合單元法和大型程序ANSYS建立文暉大橋動(dòng)力仿真分析空間計(jì)算模型，所建模型能夠準(zhǔn)確描述斜拉橋動(dòng)力特性。而動(dòng)力分析所采用的虛擬層合單元法，可以準(zhǔn)確地模擬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與剛度的分布，在單元網(wǎng)格比較粗放的情況下，對(duì)斜拉橋結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析具有足

3、夠的精度。在此基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬了橋梁的多種損傷情況，提出了可行的損傷指標(biāo)。并于第五章中著重分析討論了用于測(cè)試橋梁模態(tài)的傳感器優(yōu)化布點(diǎn)方案研究。在吸收及采用已有成果基本思想的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)外橋梁評(píng)估領(lǐng)域及其他相關(guān)領(lǐng)域的最新研究，提出建立在層次分析法基礎(chǔ)上、以變權(quán)綜合理論為工具，通過(guò)打分方式對(duì)大型橋梁狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估的構(gòu)架與模式。本文的研究工作為大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與評(píng)估管理系統(tǒng)的建立提供了一套實(shí)用、有效地解決方案，必定會(huì)為健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的

4、進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用提供更加豐富的理論成果。關(guān)鍵詞斜拉橋虛擬層合單元健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)動(dòng)力特性層次分析法浙江大學(xué)博士學(xué)位論文2003第一章緒論11概述第一章緒論大型橋梁是一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈，橋梁的建造和維護(hù)是一個(gè)國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)旌建設(shè)的重要部分。近幾年來(lái)，懸索橋和斜拉橋的最大跨徑紀(jì)錄都在不斷被刷新。目前，懸索橋的最大跨徑為1990米(日本的明石海峽大橋)，隨著意大利墨西拿海峽大橋(主跨3300米)的修建，該項(xiàng)紀(jì)錄將會(huì)被再～次打破。斜拉橋的最大跨徑為890

5、米(日本多多羅大橋)，目前國(guó)內(nèi)外已在計(jì)劃建造1100米的斜拉橋?？梢姡捎诠こ痰男枰?，橋梁的跨徑正朝著超大化的方向發(fā)展。自從50年代以來(lái)，人們就意識(shí)到橋梁安全監(jiān)測(cè)的重要性，但由于早期的監(jiān)測(cè)手段比較落后，所以在應(yīng)用上一直受到相當(dāng)?shù)南拗?。近年?lái)隨著大跨橋梁設(shè)計(jì)的輕柔化以及形式與功能的日趨復(fù)雜化，這項(xiàng)技術(shù)更成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界、工程界的研究熱點(diǎn)。目前，許多國(guó)家都在一些已建和在建的大跨橋梁上進(jìn)行有益的嘗試：丹麥曾對(duì)總長(zhǎng)1726m的Faroe跨海斜拉

6、大橋進(jìn)行施工階段及通車首年的監(jiān)測(cè)，旨在檢查關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)，監(jiān)測(cè)施工危險(xiǎn)階段以及獲取開發(fā)優(yōu)化的監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)所必需的橋梁健康記錄，另外他們?cè)谥骺?624m的GreatBekEast懸索橋上已開始嘗試把極端記錄與正常記錄分開處理的技術(shù)以期減小數(shù)據(jù)存量【lo】；墨西哥有關(guān)部門則對(duì)總長(zhǎng)1543m的Tampico斜拉橋進(jìn)行了動(dòng)力特性測(cè)試并比較了環(huán)境激振和傳統(tǒng)振動(dòng)試驗(yàn)的效果【“2]；美國(guó)SunshineSkyway橋上安裝的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以通過(guò)近距離和遠(yuǎn)

7、距離兩種作用方式，采集各種橋梁的信息【”】；泰國(guó)與韓國(guó)目前已開始在重要橋梁上安裝永久性的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)整體與安全性報(bào)警設(shè)各；挪威在主跨530111的Skarnsnde斜拉橋上所安裝的全自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已能對(duì)風(fēng)、加速度、傾斜度、應(yīng)變、溫度、位移進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)n川；香港的LantauFixedCrossing和青馬大橋、內(nèi)地的虎門大橋、徐浦大橋、江陰長(zhǎng)江大橋等在施工階段就已開始傳感設(shè)備的安設(shè)，目前這些橋梁均能在不同程度上對(duì)其運(yùn)營(yíng)期間的健康狀況進(jìn)行實(shí)