【摘要】：大跨度橋梁作為跨海大橋的重要組成部分,在跨海大橋如雨后春筍般出現(xiàn)的情況下,其在長(zhǎng)期服役過程中的運(yùn)營(yíng)安全狀況倍受關(guān)注。在跨海大橋的正常運(yùn)營(yíng)過程中,除了面臨陸地橋梁運(yùn)營(yíng)過程中存在的問題外,橋墩的沖刷也對(duì)其安全運(yùn)營(yíng)有著至關(guān)重要的影響。本文基于以上考慮,針對(duì)跨海大橋的特點(diǎn),從分析橋梁的健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)入手,結(jié)合有限元模型的計(jì)算結(jié)果,提出了一套基于橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的橋墩沖刷深度辨識(shí)方法。首先,本文介紹了研究對(duì)象杭州灣大橋南航道橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器類型和布置情況,據(jù)此可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)和運(yùn)營(yíng)環(huán)境。根據(jù)大橋的設(shè)計(jì)資料,基于有限元軟件Midas-Civil完成了研究對(duì)象的主體部分有限元建模,采用土彈簧模擬樁-土作用,完成結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部分建模,并根據(jù)該橋成橋荷載試驗(yàn)的模態(tài)參數(shù)結(jié)果完成了有限元模型的修正。其次,在得到基準(zhǔn)有限元模型的基礎(chǔ)上,本文采用土彈簧由上到下逐層消失,消失土層以下土彈簧剛度發(fā)生重分布的方式來模擬整個(gè)沖刷過程,從而完成敏感性分析,得到不同階頻率隨沖刷深度的變化趨勢(shì),找到對(duì)橋墩沖刷敏感的模態(tài)作為后續(xù)研究中辨識(shí)沖刷深度的備選頻率。最后,依據(jù)健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),采用頻域分解法辨識(shí)結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù),以模態(tài)置信度為指標(biāo)評(píng)價(jià)振型辨識(shí)結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果的一致性;基于長(zhǎng)期的加速度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),辨識(shí)得到敏感模態(tài)的頻率時(shí)程曲線,然后以非線性主成分分析為預(yù)處理工具,從頻率時(shí)程中去除溫度對(duì)頻率的影響,得到?jīng)_刷作用下敏感模態(tài)的時(shí)程曲線,結(jié)合有限元計(jì)算得到的敏感模態(tài)頻率值隨沖刷深度的變化趨勢(shì)實(shí)現(xiàn)沖刷深度的辨識(shí),并根據(jù)近年杭州灣大橋的水下探摸結(jié)果驗(yàn)證了辨識(shí)結(jié)果的準(zhǔn)確性;為了研究現(xiàn)有沖刷深度下結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)發(fā)生的變化,本文考慮在沖刷和未沖刷的有限元模型上施加船舶撞擊荷載和恒載來進(jìn)行對(duì)比分析。本文提出的基于橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的橋墩沖刷深度辨識(shí)方法,針對(duì)大跨度橋梁具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、快速、準(zhǔn)確和有效的特點(diǎn),對(duì)于中小跨徑橋梁的適用性還有待進(jìn)一步研究。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U442.32

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本文編號(hào)：2581983