本文關(guān)鍵詞：橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法研究及軟件開(kāi)發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著橋梁運(yùn)營(yíng)安全問(wèn)題日益突出,傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方法已經(jīng)不能確保大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)安全,橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)逐漸成為橋梁運(yùn)營(yíng)維護(hù)的發(fā)展方向。然而,目前橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在一定的“重硬件,輕軟件,重?cái)?shù)據(jù),輕處理”思想,在利用眾多精密傳感器和采集設(shè)備的同時(shí),忽略了對(duì)采集數(shù)據(jù)的合理處理與分析,導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確掌握橋梁運(yùn)營(yíng)狀態(tài),制約了橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)橋梁日常運(yùn)營(yíng)的保障作用。為此,需要發(fā)展一套高效、全面和可靠的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法,深入分析各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的規(guī)律,挖掘反應(yīng)橋梁真實(shí)工作狀態(tài)的信息,為橋梁預(yù)警與評(píng)估提供支持。本文以新光大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為背景,系統(tǒng)地研究了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理和分析方法,并編制了一套數(shù)據(jù)處理軟件。具體工作內(nèi)容如下:(1)對(duì)現(xiàn)有的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法研究進(jìn)行了綜述。(2)開(kāi)展橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理方法研究,應(yīng)用于解決新光大橋健康監(jiān)測(cè)中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)遺漏、數(shù)據(jù)異常和數(shù)據(jù)存在噪聲干擾問(wèn)題。(3)開(kāi)展溫度數(shù)據(jù)處理方法研究,基于大氣和構(gòu)件實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)研究得到了大氣溫度分布和構(gòu)件溫度場(chǎng)。開(kāi)展風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)處理方法研究,基于實(shí)測(cè)風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)研究得到了橋址區(qū)臺(tái)風(fēng)平均風(fēng)特性和脈動(dòng)風(fēng)特性。開(kāi)展車流量數(shù)據(jù)處理方法研究,基于流量-車道占有率模型研究了新光大橋交通狀況和單車道通行能力。開(kāi)展應(yīng)力數(shù)據(jù)處理方法研究,基于實(shí)測(cè)應(yīng)變數(shù)據(jù)研究得到了構(gòu)件應(yīng)力的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和變化規(guī)律。開(kāi)展橋梁模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法研究,利用隨機(jī)子空間法和峰值識(shí)別法,識(shí)別出新光大橋的前十階模態(tài)參數(shù)。開(kāi)展吊桿索力識(shí)別方法研究,基于頻率法提出了新光大橋吊桿的索力-頻率模型,并識(shí)別出索力。(4)研究了大氣溫度與構(gòu)件應(yīng)力、大氣溫度與吊桿索力以及大氣溫度和大氣濕度與橋梁動(dòng)力特性之間的關(guān)聯(lián)性。在此基礎(chǔ)上提出了構(gòu)件溫度應(yīng)力、恒載應(yīng)力和隨機(jī)活載應(yīng)力的分離方法,基于該方法進(jìn)行新光大橋的構(gòu)件應(yīng)力分離,得到溫度應(yīng)力、恒載應(yīng)力以及隨機(jī)活載應(yīng)力。(5)針對(duì)新光大橋健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特點(diǎn),在MATLAB GUI平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了一款橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理軟件,實(shí)現(xiàn)了橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)高效以及可靠的處理。在完成上述工作的基礎(chǔ)上,本文得到了以下結(jié)論:(1)新光大橋構(gòu)件在縱向和豎向都存在溫度差,在進(jìn)行溫度效應(yīng)分析時(shí),不但要考慮橋梁整體的升降溫,還需要考慮構(gòu)件局部的溫度差。混凝土構(gòu)件溫度和大氣溫度之間存在時(shí)間滯后。(2)新光大橋橋址區(qū)臺(tái)風(fēng)縱向風(fēng)功率譜和規(guī)范推薦的Simiu譜存在差異。(3)新光大橋單車道最大通行能力為1792輛/h。實(shí)測(cè)車流量和車道占有率數(shù)據(jù)表明,新光大橋交通狀況良好,較少發(fā)生交通擁堵現(xiàn)象。(4)大氣溫度是影響構(gòu)件應(yīng)力變化的主要因素。應(yīng)力和大氣溫度之間存在著近似線性的關(guān)系,可以利用線性擬合的方法進(jìn)行應(yīng)力分離,得到溫度應(yīng)力、恒載應(yīng)力和活載應(yīng)力。(5)峰值識(shí)別法和隨機(jī)子空間分別屬于頻域和時(shí)域的模態(tài)識(shí)別方法。在進(jìn)行密集模態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別過(guò)程中,峰值識(shí)別法存在分辨率的問(wèn)題,識(shí)別精度不高,同時(shí)還有“漏階”的現(xiàn)象。隨機(jī)子空間法直接利用時(shí)域數(shù)據(jù)進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別,精度較高。(6)大氣溫度對(duì)于新光大橋的模態(tài)頻率具有影響,且對(duì)于不同階次的頻率,影響結(jié)果不同。大氣濕度對(duì)新光大橋的模態(tài)頻率也具有一定程度的影響。(7)大氣溫度對(duì)吊桿索力具有一定程度的影響。由于大氣溫度的升高,新光大橋整體產(chǎn)生膨脹,而鋼拱肋和橋面系之間的相對(duì)變形要大于拉索自身由于溫度升高而伸長(zhǎng)的量,導(dǎo)致吊桿索力增加。
【關(guān)鍵詞】：橋梁健康監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)處理方法 數(shù)據(jù)相關(guān)性分析 數(shù)據(jù)處理軟件 新光大橋
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U446
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-27
• 1.1 國(guó)內(nèi)外橋梁健康監(jiān)測(cè)發(fā)展概述13-16
• 1.2 橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 新光大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)19-22
• 1.3.1 新光大橋工程概況19-20
• 1.3.2 新光大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介20-22
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容22-25
• 1.4.1 研究背景22-23
• 1.4.2 本文主要內(nèi)容23-25
• 參考文獻(xiàn)25-27
• 第二章 橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理27-35
• 2.1 概述27
• 2.2 橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理方法27-32
• 2.2.1 遺漏數(shù)據(jù)的處理27-28
• 2.2.2 異常數(shù)據(jù)的處理28-30
• 2.2.3 噪聲數(shù)據(jù)的處理30-32
• 2.3 橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理流程32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 參考文獻(xiàn)34-35
• 第三章 橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法35-85
• 3.1 概述35
• 3.2 外部環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法35-58
• 3.2.1 溫度數(shù)據(jù)處理35-45
• 3.2.2 風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)處理45-54
• 3.2.3 車流量數(shù)據(jù)處理54-58
• 3.3 結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法58-81
• 3.3.1 應(yīng)力數(shù)據(jù)處理58-63
• 3.3.2 振動(dòng)數(shù)據(jù)處理63-74
• 3.3.3 索力數(shù)據(jù)處理74-79
• 3.3.4 變形數(shù)據(jù)處理79-81
• 3.4 本章小結(jié)81-82
• 參考文獻(xiàn)82-85
• 第四章 橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析85-99
• 4.1 概述85
• 4.2 應(yīng)力與大氣溫度關(guān)聯(lián)性分析85-89
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)應(yīng)力構(gòu)成分析85-86
• 4.2.2 橋梁構(gòu)件溫度應(yīng)力分離86-89
• 4.3 模態(tài)頻率與大氣溫度和大氣濕度關(guān)聯(lián)性分析89-94
• 4.4 索力與大氣溫度關(guān)聯(lián)性分析94-97
• 4.4.1 主跨吊桿95
• 4.4.2 邊跨吊桿95-97
• 4.5 本章小結(jié)97-98
• 參考文獻(xiàn)98-99
• 第五章 橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理軟件開(kāi)發(fā)99-116
• 5.1 概述99
• 5.2 軟件開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)99-103
• 5.2.1 MATLAB語(yǔ)言介紹99-101
• 5.2.2 MATLAB GUI介紹101-103
• 5.3 橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理軟件的總體設(shè)計(jì)與模塊劃分103-106
• 5.3.1 總體設(shè)計(jì)103-104
• 5.3.2 模塊劃分104-106
• 5.4 橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)106
• 5.5 橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)106-113
• 5.5.1 溫度數(shù)據(jù)處理模塊106-107
• 5.5.2 風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)處理模塊107-108
• 5.5.3 車流量數(shù)據(jù)處理模塊108-109
• 5.5.4 應(yīng)力數(shù)據(jù)處理模塊109-110
• 5.5.5 振動(dòng)數(shù)據(jù)處理模塊110-111
• 5.5.6 索力數(shù)據(jù)處理�？�111-112
• 5.5.7 變形數(shù)據(jù)處理模塊112-113
• 5.6 本章小結(jié)113-115
• 參考文獻(xiàn)115-116
• 第六章 結(jié)束語(yǔ)116-118
• 6.1 本文主要工作與結(jié)論116-117
• 6.2 今后研究方向117-118
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果118-119
• 致謝119-120
• 附件120

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