基于内力包络理论的桥梁远程健康监测安全评价模式研究

摘要

桥梁远程监测具有安全、实时、连续、及时预警预报的特点，是国际桥梁研究的方向和热点。目前，国内外在该领域进行了动力指纹分析法或模式识别方法、模型修正与系统识别法、神经网络法、遗传算法等研究方向的探索与实践，但由于桥梁本身存在材料、结构组合、工作环境、测试信号等方面的不确定性因素，造成至今未形成系统的桥梁远程监测评价理论与方法。 本文阐述了桥梁远程监测的背景及其研究在我国桥梁建设高速发展、桥梁建设质量存在问题、桥梁营运交通量不断增长、桥梁安全问题受到全社会关注的特殊时期的重大意义。介绍了利用内力包络理论来评价桥梁安全状况的原理和方法。在此基础上，给出了基于内力包络理论的桥梁远程健康监测评价总体方案。并通过分析，说明利用内力包络理论来解决桥梁的远程健康监测评价难题是可行和可靠的。在线弹性假设基础上，根据有限元理论和桥梁随机车辆(行人)荷载的特点，讨论并提出了一种通过监测位移计算桥梁其余位移和桥梁荷载的分析方法。在此基础上，可进一步推算整个桥梁结构的内力，绘制出桥梁实时内力图。给出了交通部研究成果中关于桥梁结构材料、构件几何参数、构件计算模式三个方面不定性的统计参数。利用不确定性统计参数对桥梁结构建成初期结构构件的抗力进行修正。应用《公路桥梁承载能力检测评定规程》中关于既有桥梁结构承载能力评定的办法对桥梁营运过程中抗力的进行修正。最后，以重庆市高家花园嘉陵江大桥为依托，具体介绍了内力包络理论在桥梁远程监测评价中的应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外主要研究方向及现状

1.2.1数据采集和传输系统研究现状

1.2.2监测数据的评价分析研究现状

1.2.3存在的问题

1.2.4今后的研究方向

1.3主要研究内容及取得的成果

1.4创新点

1.5本章小结

第二章基于内力包络理论的桥梁远程健康监测安全评价总体方案

2.1原理和方法

2.1.1桥梁结构内力包络理论概述

2.1.2利用抵抗内力图描述桥梁结构抵抗内力

2.1.3利用监测信息获取桥梁结构实时内力图

2.1.4将内力包络理论用于安全评价反映桥梁结构工作状态

2.2总体方案

2.3可行性分析

2.3.1桥梁监测信息丰富可靠

2.3.2交通部在桥梁抗力分析方面具备研究基础

2.3.3基于内力包络理论的安全评价方法可靠

2.4桥梁远程健康监测系统设计展望

2.5本章小结

第三章桥梁结构抗力修正技术研究

3.1问题描述

3.2采用间接方法对桥梁建成初期结构抗力进行实时修正

3.2.1桥梁结构抗力不确定因素分析

3.2.2桥梁建成初期结构抗力修正技术

3.3桥梁营运过程中抗力修正技术

3.4本章小结

第四章基于桥梁远程监测信息的实时内力图动态获取技术

4.1桥梁结构远程健康监测信息预处理与荷载分析

4.1.1监测信息可靠性检验

4.1.2荷载分析

4.2非监测截面实时响应信息获取技术

4.2.1问题的描述

4.2.2有限单元法

4.2.3基于有限点监测实现桥梁全桥状态分析的基本原理

4.2.4基本原理在实际工程中的应用方法研究

4.2.5“基于有限点监测实现桥梁全桥状态分析”的计算机实现

4.3桥梁结构实时内力图的绘制

4.4本章小结

第五章桥梁远程健康监测安全评价模式应用与实践

5.1工程概况

5.1.1高家花园大桥

5.1.2监测系统总体设计

5.1.3监测内容

5.1.4桥梁监测元件布置

5.2基于内力包络理论的安全评价模式及方法

5.2.1高家花园嘉陵江大桥结构抗力分析

5.2.2基于桥梁监测信息的荷载响应分析

5.2.3基于桥梁监测信息的有限元分析

5.3成果分析

5.3.1基本规定

5.3.2高家花园大桥基于内力包络理论安全性评价

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1本文结论

6.2建议与展望

致 谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果