【博士】纜索承重橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估關(guān)鍵問題研究【2009】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2009年　　纜索承重橋梁是大跨度橋梁的主要橋型，與其他橋梁不同，纜索承重橋梁有其獨(dú)特的梁、塔及纜索結(jié)構(gòu)，受力狀態(tài)復(fù)雜。該類橋梁常常是交通要道，受環(huán)境和荷載影響，容易遭受腐蝕損傷和疲勞累積損傷，威脅大橋運(yùn)營安全。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)是保障大型橋梁運(yùn)營安全的有效手段之一，基于健康監(jiān)測的橋梁結(jié)構(gòu)安全評估理論也是近年來土木工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。本文緊密結(jié)合珠江黃埔大橋南北汊主橋(一座懸索橋、一座斜拉橋)工程需要，針對纜索系統(tǒng)狀態(tài)評估中的若干關(guān)鍵問題進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，內(nèi)容包括索力計(jì)算方法、傳感器優(yōu)化、評估模型的修正等，在此基礎(chǔ)上提出了實(shí)用的健康狀況評估方法，編制了健康狀態(tài)監(jiān)測評估系統(tǒng)。本文主要研究內(nèi)容包括：　　首先，考慮抗彎剛度對短索索力的計(jì)算影響，推導(dǎo)了短索抗彎剛度對索力的影響條件，并通過實(shí)際橋梁計(jì)算和測試予以驗(yàn)證?！　∑浯危紤]短索計(jì)算理論和實(shí)際結(jié)構(gòu)在邊界約束條件上的差異，推導(dǎo)了鑒于簡支和固定兩種邊界條件之間約束條件的索力計(jì)算公式?！　〉谌^為系統(tǒng)的研究了懸索橋纜索系統(tǒng)索力計(jì)算方法，特別針對懸索橋帶減振架和固定架的吊索結(jié)構(gòu)，采用有限元法進(jìn)行計(jì)算，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證；根據(jù)吊索計(jì)算結(jié)果，通過截面法計(jì)算主纜纜力?！　〉谒?，基于橋梁健康監(jiān)測評估的需要，橋梁建成時(shí)需要有一個能更接近于實(shí)橋的健康監(jiān)測評估基準(zhǔn)模型。本文提出了纜索承重橋梁有限元基準(zhǔn)模型分步修正方法。修正方法為：確定需要修正的參數(shù)，然后分析參數(shù)對動力特性的敏感性，確定分布修正狀態(tài)，提出誤差函數(shù)(位移差函數(shù)、特征頻率差函數(shù)和平均頻差函數(shù))和收斂準(zhǔn)則，通過迭代計(jì)算完成修正。并用該方法進(jìn)行了實(shí)橋計(jì)算。　　第五，提出了采用二次拋物線擬合目標(biāo)截面誤差最小準(zhǔn)則的靜力傳感器優(yōu)化方法，即通過已知截面結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)(通過靜力傳感器測試)，采用二次拋物線擬合未知截面的受力狀態(tài)，選擇目標(biāo)截面的撓度作為優(yōu)化目標(biāo)，推導(dǎo)了優(yōu)化目標(biāo)截面的撓度函數(shù)和誤差傳遞函數(shù)，以誤差傳遞函數(shù)最小為目標(biāo)來優(yōu)化傳感器的布置，并采用遺傳算法進(jìn)行了實(shí)橋計(jì)算。　　第六，利用健康監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和日常巡檢數(shù)據(jù)，采用變權(quán)層次分析法，提出了纜索承重橋梁綜合量化評估體系。本系統(tǒng)根據(jù)評估目標(biāo)不同分為兩個評估系統(tǒng)一一以指導(dǎo)橋梁日常養(yǎng)護(hù)為目標(biāo)的基于監(jiān)(檢)測數(shù)據(jù)的纜索承重橋梁狀態(tài)評估和以橋梁承載能力為目標(biāo)的基于監(jiān)(檢)測數(shù)據(jù)的纜索承重橋梁　　承載能力評估，并分別對一座懸索橋進(jìn)行了評估計(jì)算?！　∽詈螅谏鲜鲅芯績?nèi)容，建立了纜索承重橋梁的健康監(jiān)測評估系統(tǒng)?！　?

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