發(fā)布時(shí)間：2020-11-08 17:36

　　 大跨度橋梁的發(fā)展十分迅速,與此同時(shí)其結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)的安全性和耐久性問(wèn)題也日顯突出,并受到前所未有的重視。除設(shè)計(jì)和施工階段的技術(shù)措施外,在大多數(shù)新建的大型橋梁上都實(shí)施了運(yùn)營(yíng)期健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)安全性和耐久性評(píng)價(jià)提供了豐富的運(yùn)營(yíng)環(huán)境和結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)。深入分析和充分利用橋梁監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),揭示結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)與監(jiān)測(cè)響應(yīng)的內(nèi)在聯(lián)系,建立準(zhǔn)確高效的評(píng)價(jià)體系,是實(shí)現(xiàn)健康監(jiān)測(cè)目的的重要前提。在橋梁健康診斷、安全與耐久性評(píng)價(jià)等方面具有重要工程意義和科研價(jià)值。斜拉橋和懸索橋是現(xiàn)代大型橋梁的最主要橋型。纜索(斜拉索、吊索、主纜)是索橋結(jié)構(gòu)中最重要的承重體系,同時(shí)斜拉索和吊索在整橋結(jié)構(gòu)上具有廣泛的空間分布,索力直接反映著整橋結(jié)構(gòu)的受力和工作狀態(tài)。因此,索力也是索橋結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要監(jiān)測(cè)對(duì)象。本文以實(shí)際工程為背景,緊密結(jié)合索橋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn),廣泛采用實(shí)橋監(jiān)測(cè)、數(shù)值模擬、模型試驗(yàn)等手段,針對(duì)基于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的索橋結(jié)構(gòu)分析評(píng)價(jià)與識(shí)別的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了初步探討。在基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立索力評(píng)價(jià)的統(tǒng)計(jì)模型、斜拉索雙向振動(dòng)控制、基于監(jiān)測(cè)索力的車(chē)輛荷載識(shí)別等問(wèn)題上取得了創(chuàng)新性成果。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)基于實(shí)測(cè)橋梁靜動(dòng)力特性對(duì)斜拉橋有限元模型進(jìn)行修正。以自振頻率及成橋索力為目標(biāo),采用響應(yīng)曲面法及迭代優(yōu)化法對(duì)主要模型參數(shù)進(jìn)行修正。通過(guò)與實(shí)橋測(cè)量結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)證修正后的有限元模型的準(zhǔn)確性。(2)基于長(zhǎng)期的溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),首先建立橋址環(huán)境溫度和結(jié)構(gòu)溫度的統(tǒng)計(jì)分析模型;再通過(guò)極值分析,建立溫度極值分布模型,在此基礎(chǔ)上對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)期內(nèi)的基本溫度取值進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。然后,探討鋼箱梁截面溫差時(shí)空分布特性與極值特性;通過(guò)有限元模擬,對(duì)比實(shí)橋溫差標(biāo)準(zhǔn)值與現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)溫差取值下的鋼箱梁截面應(yīng)力。(3)首先對(duì)實(shí)橋運(yùn)營(yíng)索力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的主要構(gòu)成成分進(jìn)行分析,將溫度、車(chē)輛及其他因素對(duì)運(yùn)營(yíng)索力的影響分離�；诮y(tǒng)計(jì)分析建立靜態(tài)索力與溫度的相關(guān)模型,并構(gòu)造與溫度無(wú)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)索力。建立標(biāo)準(zhǔn)索力的統(tǒng)計(jì)分析模型,提出基于標(biāo)準(zhǔn)索力分布的運(yùn)營(yíng)索力評(píng)價(jià)基準(zhǔn)與方法,并以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行索力評(píng)價(jià)試驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)修正有限元模型模擬損傷工況下的靜載索力。分別采用索力抽樣檢驗(yàn)及基于標(biāo)準(zhǔn)索力分布特性檢驗(yàn)的評(píng)價(jià)方法,探討基于監(jiān)測(cè)索力的損傷預(yù)警方法的可行性。(4)風(fēng)等動(dòng)荷載的作用有時(shí)會(huì)導(dǎo)致拉索的大幅振動(dòng),從而降低了拉索的安全性和耐久性。針對(duì)斜拉索已有減振方法的不足,提出空間布索減振設(shè)計(jì)與套筒式減振裝置兩種振動(dòng)控制方案。對(duì)于空間布索減振設(shè)計(jì),推導(dǎo)帶有索間連接的不等長(zhǎng)平行拉索振動(dòng)特征方程。提出耗能效率比作為空間布索體系的減振評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過(guò)數(shù)值模擬研究減振設(shè)計(jì)中主要參數(shù)對(duì)減振性能的影響,在此基礎(chǔ)上使用零階優(yōu)化算法對(duì)特定拉索進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于套筒式減振裝置,采用響應(yīng)曲面法對(duì)主要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)有限元模擬,對(duì)以上兩類(lèi)減振方案在斜拉索面內(nèi)面外振動(dòng)控制上的效果進(jìn)行了驗(yàn)證。(5)探討基于監(jiān)測(cè)索力的車(chē)速車(chē)重自動(dòng)識(shí)別方法。首先,建立車(chē)橋耦合動(dòng)力分析模型。研究車(chē)輛參數(shù)及路面不平度對(duì)斜拉索動(dòng)力響應(yīng)的影響。開(kāi)發(fā)基于實(shí)測(cè)車(chē)速車(chē)重聯(lián)合分布模型的隨機(jī)車(chē)流車(chē)橋耦合動(dòng)力分析方法。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)EMD及小波分析提取車(chē)輛作用下索力響應(yīng)特征,探討基于監(jiān)測(cè)索力和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的斜拉橋車(chē)輛荷載識(shí)別方法,并采用實(shí)際監(jiān)測(cè)的運(yùn)營(yíng)索力進(jìn)行了檢驗(yàn)。(6)利用現(xiàn)有懸索橋整橋模型試驗(yàn)成果,根據(jù)懸索橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn),探討基于索力、撓度和自振頻率的懸索橋損傷識(shí)別方法。面向損傷識(shí)別的實(shí)用條件,通過(guò)數(shù)值模擬構(gòu)造不同損傷工況下的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)樣本,采用模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行損傷識(shí)別檢驗(yàn),探討基于BP網(wǎng)絡(luò)懸索橋損傷識(shí)別方法。
【學(xué)位單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：U446
【部分圖文】：

（Ｃ）斯特倫松德橋?（ｄ）弗利德里茨？艾們特橋??圖１．１現(xiàn)代早期索橋??Ｆｉｇ．?１．１?Ｅａｒｌｙ?ｍｏｄｅｍ?ｂｒｉｄｇｅ??表Ｕ懸索橋與斜拉橋跨徑世界前１０排名??Ｔａｂ．?１．１?Ｔｈｅ?ｔｏｐ?１０?ｒａｎｋｉｎｇｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｐａｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ?ｂｒｉｄｇｅ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄ?ｂｒｉｄｇｅ??排?懸索橋???斜拉橋???名?橋名?跨徑（ｍ）?國(guó)家?時(shí)間?橋名?跨徑（ｍ）?國(guó)家?時(shí)間??１?明石海峽大橋?１９９１?日本?１９９８?俄羅斯島大橋?１１０４?俄羅斯２０１２??２?西堠門(mén)大橋?１６５０?中國(guó)?２００９?蘇通長(zhǎng)江大橋?１０８８?中國(guó)?２００８??３?大貝爾特橋?１６２４?丹麥?１９９８?昂船洲大橋?１０１８?中國(guó)?２００９??４?奧斯曼加濟(jì)大橋?１５５０?土耳其２０１６?鄂黃長(zhǎng)江大橋?９２６?中國(guó)?２０１０??５?李舜臣大橋?１５４５?韓國(guó)?２０丨２?多多羅大橋?８９０?日本?１９９９??６?潤(rùn)揚(yáng)大橋?１４９０?中國(guó)?２００５?諾曼底大橋?８５６?法國(guó)?１９９５??７?南京第四長(zhǎng)江大橋?１４１８?中國(guó)?２０１２?九江長(zhǎng)江公路大橋?８１８?中國(guó)?２０１３??８?亨伯橋?１４１０?英國(guó)?１９８１?荊岳長(zhǎng)江大橋?８１６?中國(guó)?２０１０??９?蘇丹賽利姆大橋?１４０８?土耳其２０１６?仁川大橋?８００?韓國(guó)?２００９??１０?江陰長(zhǎng)江大橋?１３８５?中國(guó)?１９９９?鴨池河大橋?８００?中國(guó)?２０１６??

（Ｃ）斯特倫松德橋?（ｄ）弗利德里茨？艾們特橋??圖１．１現(xiàn)代早期索橋??Ｆｉｇ．?１．１?Ｅａｒｌｙ?ｍｏｄｅｍ?ｂｒｉｄｇｅ??表Ｕ懸索橋與斜拉橋跨徑世界前１０排名??Ｔａｂ．?１．１?Ｔｈｅ?ｔｏｐ?１０?ｒａｎｋｉｎｇｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｐａｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ?ｂｒｉｄｇｅ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄ?ｂｒｉｄｇｅ??排?懸索橋???斜拉橋???名?橋名?跨徑（ｍ）?國(guó)家?時(shí)間?橋名?跨徑（ｍ）?國(guó)家?時(shí)間??１?明石海峽大橋?１９９１?日本?１９９８?俄羅斯島大橋?１１０４?俄羅斯２０１２??２?西堠門(mén)大橋?１６５０?中國(guó)?２００９?蘇通長(zhǎng)江大橋?１０８８?中國(guó)?２００８??３?大貝爾特橋?１６２４?丹麥?１９９８?昂船洲大橋?１０１８?中國(guó)?２００９??４?奧斯曼加濟(jì)大橋?１５５０?土耳其２０１６?鄂黃長(zhǎng)江大橋?９２６?中國(guó)?２０１０??５?李舜臣大橋?１５４５?韓國(guó)?２０丨２?多多羅大橋?８９０?日本?１９９９??６?潤(rùn)揚(yáng)大橋?１４９０?中國(guó)?２００５?諾曼底大橋?８５６?法國(guó)?１９９５??７?南京第四長(zhǎng)江大橋?１４１８?中國(guó)?２０１２?九江長(zhǎng)江公路大橋?８１８?中國(guó)?２０１３??８?亨伯橋?１４１０?英國(guó)?１９８１?荊岳長(zhǎng)江大橋?８１６?中國(guó)?２０１０??９?蘇丹賽利姆大橋?１４０８?土耳其２０１６?仁川大橋?８００?韓國(guó)?２００９??１０?江陰長(zhǎng)江大橋?１３８５?中國(guó)?１９９９?鴨池河大橋?８００?中國(guó)?２０１６??１．１．?２運(yùn)營(yíng)橋梁的安全隱患??橋梁在其運(yùn)營(yíng)階段中承受著復(fù)雜多樣的外荷載作用

２．?３工程概況與基礎(chǔ)有限元模型??２．?３．?１滄口斜拉橋簡(jiǎn)介??本文以膠州灣大橋所屬三座航道橋之一的滄口航道橋?yàn)楣こ瘫尘啊Ｈ鐖D２．１所??示，滄口航道橋?yàn)橐蛔p幅分離雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，簡(jiǎn)稱(chēng)為滄口斜拉橋。主??橋?yàn)槲蹇邕B續(xù)構(gòu)造，全長(zhǎng)６００米，主跨２６０米。索塔采用Ｈ形混凝土索塔，主梁??采用扁平流線(xiàn)形封閉鋼箱梁，斜拉索采用高強(qiáng)平行鋼絲拉索。主要結(jié)構(gòu)信息如圖??２．２至圖２．４所示。??圖２．１滄口斜拉橋?qū)嵕皥D??Ｆｉｇ．?２．１?Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｃａｎｇｋｏｕ?ｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄ?ｂｒｉｄｇｅ??８０?９０?２６０?９０?８０??ｔ￣?＋?ｎ一—ｔ—￣?才??［］?ｎ￣￣３?４?Ｄ?６?／?８?ｙ?１ＵＩＩ?ＩＩ?１２??Ｗ?Ｗ?Ｃｗ?Ｗ?ｖｉｆ??

本文編號(hào)：2875110