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

1、近二十幾年，我國大跨徑斜拉橋建設數(shù)量居于世界前沿。實際成橋后橋梁的受力狀況及運營狀態(tài)下橋梁的結構狀態(tài)，是目前大型斜拉橋研究的熱點。本文針對大型斜拉橋結構健康監(jiān)測系統(tǒng)中涉及到的幾項關鍵科學與技術問題進行了研究分析，研究內容包括:健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)提取、健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)濾波、結構的損傷預警、結構的模態(tài)參數(shù)識別、有限元模型建立及模型修正。主要研究內容如下:
　　第一，總結了橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)測點布置及數(shù)據(jù)采集的特點，結合遼河特大橋健康監(jiān)測系

2、統(tǒng)，制定出一套針對適用于各類大橋海量數(shù)據(jù)處理的方法。
　　第二，提出了對于不同類傳感器，有針對性的數(shù)據(jù)濾波方法，該方法為首先對采集的數(shù)據(jù)進行加權遞推平均，然后對處理后的數(shù)據(jù)進行小波分析過濾掉數(shù)據(jù)高頻部分得到低頻部分數(shù)據(jù)，最后對低頻數(shù)據(jù)進行單支重構，得到穩(wěn)態(tài)的結構狀態(tài)數(shù)據(jù)。該方法能夠有效的過濾掉結構因為白噪聲及偶然因素產生的噪聲數(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，并對建立的

3、模型進行了分析。靜力學分析中通過對彎矩、剪力、軸力及位移的對比，橋梁博士與ANSYS分析結果相近。動力學分析結果符合橋梁實際的規(guī)律，通過有限元模型的分析為遼河特大橋養(yǎng)護提供了指導，也為橋梁的損傷識別、安全評定及預警打下了基礎。
　　第四，通過運用健康監(jiān)測系統(tǒng)中采集的數(shù)據(jù)，對遼河特大橋扁平鋼箱梁跨中橫截面的溫度和縱向應力進行監(jiān)測，深入研究了遼河特大橋鋼箱梁在溫度作用下所產生的溫度效應、鋼箱梁溫度、縱向應力日變化趨勢、總體變化規(guī)律及溫

4、度對縱向應力的影響情況。分析結果表明:根據(jù)規(guī)范JTG D60-2004算出的鋼箱梁項板溫度最大值小于實際監(jiān)測值;鋼箱梁連續(xù)24小時溫度變化服從正弦曲線分布，縱向應力每天前6小時變化服從線性分布，后18小時服從高斯曲線分布。根據(jù)有兩大軟件分析結果提取出成橋階段鋼箱梁應力與實際健康監(jiān)測數(shù)據(jù)進行累加，得到橋梁真實的應力變化情況。
　　第五，將應變計采集的應變數(shù)據(jù)通過雨流計法得到一個一個應力幅，將應力幅進行統(tǒng)計，并結合英國疲勞規(guī)范對鋼箱梁