运营状态下斜拉桥动态响应与车辆荷载分析

摘要

随着基础交通设施建设的蓬勃发展，世界范围内出现了越来越多的大跨度桥梁。在桥梁的设计施工以及后期的维护管理过程中，结构的安全性、完整性、适用性与耐久性，都是我们要重点考虑的问题。大跨度桥梁结构健康监测系统已然成为一种有效的手段，用于桥梁结构后期的维护与评定。世界上绝大多数的大跨度桥梁都安装了结构健康监测系统。监测系统可以实时地对结构进行观察，测定结构在外界环境、车辆荷载、以及结构本身变动等因素作用下各种响应的变化，并对数据进行存储。目前健康监测系统技术的发展已经在慢慢完善与成熟，可是对于采集到的海量响应数据的处理则没有统一的标准与办法。如何在这些海量数据中总结结构的规律，评价结构状态，是发挥监测系统应有作用的关键。尽管监测系统本身具有一定的数据处理与统计的功能，但是还远远不能满足要求。鉴于此，本文基于斜拉桥实际监测系统对结构响应数据进行分析研究，提出了一般数据分析与研究的办法。
　　 首先，对温度作用下的各响应进行分析，找出温度对各个响应影响的规律性，基于MATLAB编程拟合出了它们之间的关系式。
　　 其次，对过桥车辆荷载进行分布拟合，提出车辆荷载数据一般的处理办法，给出混合分布的概率模型。提出最大车辆荷载的概念以及其分布模型，预测最大车辆荷载随时间的走势。
　　 最后，对台风作用下桥梁加速度响应进行频谱分析，研究加速度与风速之间的相关性，对比台风前后响应的变化情况。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 桥梁结构健康监测系统概述

1．2 桥梁结构健康监测系统国内外的研究情况

1．2．1 桥梁结构健康监测系统国外研究情况

1．2．2 桥梁结构健康监测系统国内研究情况

1．2．3 存在的问题

1．3 本论文的主要研究内容

第2章 健康监测系统简介

2．1 工程背景

2．2 健康监测系统整体框架特点

2．2．1 系统结构

2．2．2 硬件总体框架

2．2．3 软件总体框架

2．3 监测内容与仪器

2．3．1 系统监测内容

2．3．2 系统特点

2．4 本章小结

第3章 运营响应的温度相关性分析

3．1 索力

3．1．1 温度和拉索索力的变化规律

3．1．2 温度和索力相关性的研究

3．2 梁端位移

3．3 截面应变

3．3．1 经验模态分解法

3．3．2 应变数据经验模态分解法

3．4 本章小结

第4章 运营车辆荷载的统计分析

4．1 荷载单峰分布的拟合

4．2 荷载多峰分布的拟合

4．3 荷载的分段多峰分布拟合

4．4 最大车辆荷载的概率分布

4．5 本章小结

第5章 台风条件下加速度响应分析

5．1 台风天气背景以及监测仪器概况

5．1．1 台风“梅花”介绍

5．1．2 上海长江大桥结构健康监测系统风速仪概况

5．2 台风状态下长江大桥风荷载指标监测趋势分析

5．2．1 台风前后桥面竖向加速度响应对比

5．2．2 台风影响下的加速度响应分析

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

研究生履历