拱形钢塔斜拉桥施工与运营一体化监测方法研究

摘要

针对目前我国桥梁建养过程中存在的施工监控与运营监测相互独立、缺乏有效延续与融合的现状，本文以之江大桥（拱形钢塔斜拉桥）的施工监控与运营监测系统实施为依托，围绕大桥施工与运营一体化监测方法展开研究。
　　①在运营监测系统中提出特殊事件管理的新概念，分析两系统的监测需求，从硬件、软件、传输方式及数据等方面研究两系统的共性，提出两系统的融合方式和指标体系;
　　②建立桥梁施工过程有限元模型，分析各关键施工阶段结构主要受力状况和失效模式;提出各关键施工阶段桥梁结构特征数据的提取方法以及相关数据的优化方法;最后基于获取的各类特征数据，提出基于施工阶段特征数据桥梁运营监测系统结构初始状评估方法;
　　③通过有限元模型模拟分析拱形钢塔斜拉桥在不同荷载危险源作用下的响应，对拱形钢塔斜拉桥的危险源进行辨识与分类，划分各部件的危险性等级。分析影响拱形钢塔斜拉桥运营安全的主要结构参数，提出界定结构构件安全等级的阈值分级原则与确定方法，并提出基于监测数据的初级阈值动态设定方法;
　　④在对已有结构损伤识别方法研究的基础上，通过敏感性分析提出基于结构位移方差变化率作为结构损伤识别指标，从而识别结构的损伤程以及损伤位置。
　　该研究已运用于之江大桥中，取得一定的成果，具有一定的经济与社会效益和良好的推广前景。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 拱塔斜拉桥发展概况及特点

1．1．2 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 桥梁施工过程安全监测预警技术研究现状

1．2．2 桥梁运营期安全监测预警与应急管理技术研究现状

1．3 论文依托工程及研究意义

1．3．1 工程概况

1．3．2 研究意义

1．4 研究思路及主要内容

第二章 统筹施工监控与运营监测桥梁全过程监测体系

2．1 施工监控与运营监测系统概述

2．1．1 桥梁施工监控系统概述

2．1．2 桥梁运营监测系统概述

2．1．3 特殊事件监测管理

2．2 施工监控与运营监测系统融合

2．2．1 硬件融合

2．2．2 软件融合

2．2．3 传输方式融合

2．2．4 数据融合

2．3 统筹施工与运营状态结构监测系统指标体系及实施流程

2．3．1 统筹施工与运营状态结构监测系统指标体系

2．3．2 统筹施工与运营状态结构监测系统实施流程

2．4 本章小结

第三章 基于施工过程桥梁运营初始状态识别方法研究

3．1 桥梁施工过程受力特点及主要失效模式

3．1．1 桥梁施工过程受力特点

3．1．2 之江大桥梁施工阶段主要失效模式

3．2 基于施工监控特征数据桥梁结构初始状态识别

3．2．1 基于施工过程桥梁结构特征数据确定

3．2．2 施工过程特征数据提取技术

3．2．3 基于施工过程特征数据桥梁初始状态评估方法

3．3 本章小结

第四章 基于动态阈值的桥梁结构安全评估方法研究

4．1 之江大桥梁荷载危险源作用模拟分析

4．1．1 模拟分析荷载组合

4．1．2 最不利危险点模拟分析

4．2 桥梁危险源辨识与分类

4．3 桥梁各部件危险性级别分析

4．4 基于动态阈值的桥梁结构安全评估方法

4．4．1 影响桥梁运营安全的主要结构参数

4．4．2 阈值分级原则与确定方法

4．4．3 动态阈值设定方法

4．5 本章小结

第五章 基于位移监测数据结构损伤识别

5．1 基于获取桥梁特征参数结构损伤评估

5．1．1 损伤识别方法

5．1．2 建立分析模型

5．2 基于不同损伤桥梁结构响应仿真分析

5．3 基于位移在线监测之江大桥损伤识别

5．3．1 位移(挠度)监测实施方案

5．3．2 具体实施手段

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 论文主要工作及研究结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果