动挠度在桥梁健康监测系统中的应用研究

摘要

近十几年来，我国大跨径桥梁的建设进入了一个辉煌的时期，一大批结构新颖、技术复杂、设计施工难度大、现代化品位高、科技含量高的大跨径桥梁相继建成。如何对新建桥梁的使用状况进行监测，如何对多年使用的桥梁的健康状况进行评估，如何对桥梁结构即将出现的病变进行准确的预测，等等问题，是摆在桥梁管理者面前的一个重要任务。融合土木工程、信息工程、计算机工程等多个学科、多个领域的高端的技术知识的桥梁健康监测系统，可以实现对运营桥梁的实时监测，更好的管理路网中众多的桥梁，大大降低国家的财政压力。挠度作为变形的一种描述形式，可以评价桥梁质量及运营状态，反映桥梁的刚度，是桥梁整体变形最明显的反应。尤其是桥梁的动挠度，更是对桥梁刚度最为实时的反应，是桥梁在车辆荷载作用下最为真实的反应。
　　本文研究内容主要分为四大部分：第一部分为桥梁健康监测的研究现状，动挠度测量系统的优缺点、动挠度的应用等；第二部分为新型动挠度测量系统的研究开发；第三部分为动挠度的理论研究、基于动挠度的桥梁健康监测系统的工程应用等；第四部分为监测系统的监控预警模型研究。其中第三部分为本文的重点，以简支梁系统进行研究，在结合理论推导与ANSYS有限元分析的基础上，研究动挠度的变化规律；设立简支梁的损伤工况，分析结构各种指标的变化；在此研究的基础上，确定动挠度的应用方向、评价指标、监测系统开发思路；详细介绍了大广高速公路赵王新河特大桥的通用型桥梁健康监测系统，通过ANSYS有限元建模和桥梁实测振动数据，使用优化分析的方法，建立大桥的标准有限元模型。结合桥梁健康监测的需要，提出桥梁健康监测的监控模型和预警模型；为验证模型的准确性，使用包头黄河大桥的挠度数据，建立其温度荷载、时效分量的挠度计算公式，并通过分析，得到了一些结论。

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符号说明

第一章绪论

§1.1 我国桥梁发展现状

§1.2 世界桥梁坍塌事故

§1 .3 桥梁健康监测

§1.4 桥梁动挠度

§1.5 本文主要研究内容

第二章动挠度测量方法研究

§2.1 引言

§2 .2 基于积分原理的动挠度测量系统

§2 .3 基于连通管法的动挠度测量系统

§2.4 本章小结

第三章动挠度与桥梁劣化分析

§3.1 引言

§3 .2 简支梁理论特性分析

§3.3 ANSYS有限元模拟分析

§3.4 桥梁损伤劣化分析

§3.5 本章小结

第四章桥梁健康监测系统中的动挠度监测

§4.1 引言

§4.2 赵王新河特大桥

§4.3 基于ANSYS的桥梁有限元分析

§4 .4 基于优化分析的有限元模型修正

§4.5 通用型桥梁健康监测系统

§4.6 本章小结

第五章监控预警模型[46]

§5.1 引言

§5.2 监控模型

§5.3 预警模型

§5.4 实桥分析

§5.5 本章小结

第六章结论与展望

§6.1 课题研究的结论

§6.2 课题研究的展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文