涪陵乌江二桥运营状态安全评估研究

摘要

桥梁健康监测系统是大型桥梁安全保障体系的发展趋势。本文结合具体工程项目对实现桥梁结构的监测和安全评估开展了深入研究，提出了监测系统的总体设计构思，并完成了相应软件的设计和开发。主要研究内容包含以下几个方面：
　　 ①基于建立桥梁健康监测系统的目标和功能要求，本文对具体桥型结构的承载特点进行了分析，逐步确立了监测项目并提出了监测系统的构建方案，而且对监测系统的工程实施也作了较为详细的介绍。
　　 ②确定了结构评估的基准状态，通过有限元分析软件对结构进行静动力分析，探讨了结构在不同荷载作用下响应值的变化规律，确立了指标监测阈值。
　　 ③运用统计模式分析的方法对实时监测数据进行分析，建立了监测数据的日周期模式和月周期模式。依据两种模式的分析，找到了外界荷载对结构特性改变的影响规律，为桥梁结构的损伤识别和状态评估提供了依据。以线形、索力和应力的工作状态评估为例，检验了评估方法的可行性及实用性。开发了乌江二桥综合评估系统软件，实现了桥梁的实时在线评估。
　　 ④根据用户需求分析，进行了数据管理与安全评估软件的设计开发，实现了监测数据的分类管理、数据查询的图表显示以及原始数据的计算处理等功能。本文还提出了结合层次分析法的安全评估方法，并在软件中集成了相应功能。
　　 ⑤结合乌江二桥健康监测系统，探讨了利用系统的挠度和应变监测值综合估算通行荷载重量的方法。该方法能够基于健康监测数据较准确地估算通行车辆载重，从而为健康监测系统增加辅助桥梁使用管理的功能。
　　 ⑥提出了桥梁功能退化趋势的预测方法。采用灰色系统论中灰色数列预测方法，对桥梁结构工作状态退化趋势进行了预测。指出结构随着时间的推移桥梁结构使用功能存在不可避免的退化。