基于变形监测的大跨径桥梁结构状态评估分析研究

摘要

大跨径桥梁结构的健康监测与结构状态评估是目前国内外学术界研究的热点领域，至今仍处于探索阶段，而如何根据实测的海量数据进行分析和总结，正确的进行大跨径桥梁的结构状态评估是大跨桥梁结构健康监测系统的最重要问题。变形是最直观、有效反映结构变化的指标，通过研究风荷载、温度荷载等因素对大跨桥梁结构变形的影响，从而判断大跨桥梁结构的运营状况与健康情况是非常有效实用的一个新课题。本文以江阴大桥的结构健康监测系统为研究背景，以变形监测为依托，围绕大跨径桥梁结构状态评估这个主题，研究日常情况下和特殊情况下的结构状态评估，并将研究成果应用于江阴大桥的结构状态评估系统。本文的主要工作和研究成果如下：
　　 1、研究了大跨桥梁在风场作用下的主梁横向变形评价，主要内容有：(1)分析了新系统采集的风场特性及其和GPS监测的位移之间的相关性；(2)通过理论分析、有限元分析两种方法探讨风对桥梁变形的影响；(3)通过风场特性分析和侧向位移数据的相关性分析，建立横向平均风速-横向位移之间的回归模型：(4)实测数据模型与有限元分析对比。分析结果表明，在低风速和高风速两种情况下，风场与位移之间有明显的相关性，江阴大桥在风荷载作用下的结构工作状态良好，验证了设计中采用的风场参数的正确性，为其他桥梁的抗风设计提供了指导作用。
　　 2、分析大跨桥梁在结构温度作用下的纵向变形评价，对大跨桥梁局部变形的适用性评估，主要内容有：(1)建立了结构温度与梁端纵向位移之间的相关性模型，分析大跨桥梁纵向位移的工作状态及其他因素；(2)提出了梁体纵向变形的变形报警阀值，进行了大跨径桥梁梁体局部变形的适用性评估，研究表明梁体纵向变形满足大跨桥梁的适用性要求。
　　 3、研究了大跨桥梁整体变形的适用性评估，主要内容有：(1)建立了环境温度与竖向变形之间的相关性模型，为确定大跨桥梁竖向变形的报警阀值打下良好的基础：(2)确定大跨桥梁整体变形适用性评估的报警阀值，对大桥进行评估，研究结果表明，大跨桥梁满足适用性要求。