斜拉桥变位参数长期监测数据分析研究

发布时间：2020-03-30 15:56

【摘要】：运营阶段的斜拉桥在环境因素或者荷载作用下,其主要结构的性能会随着时间的推移而不断的衰减。本文以重庆市彭溪河特大斜拉桥为工程依托,采用高精度的健康监测系统,对斜拉桥的索塔偏位、主梁挠度等进行了实时监测。以监测到的斜拉桥变位数据为基础,对该桥进行特征值分析和可靠度分析。其研究的主要内容和成果如下:(1)对背景斜拉桥的监测系统进行了详细的介绍,对监测到的斜拉桥主要结构的变位值进行了数据预处理。规定以半年为一期限,零值所占比率在5%以下则保留,来对零值进行了处理;然后利用拉依达法则对异常值进行了处理;最后利用五点三次多项式中心移动平滑法对随机噪音进行了处理,处理完成后,能容易得到规律性结果。(2)由于斜拉桥主梁和主塔的变位数据主要由活载效应、温度效应、劣化效应产生,而且,活载效应下的变位频率大于温度效应下的变位频率,而三种温度效应下的变位频率大于或接近于劣化效应的频率。那么利用这个特点,首先,采用傅里叶变换,对温度和变位数据进行了频谱分析,得到了变位数据与温度之间有较强的关联性,并得到了变位数据在温度效应下的频率周期为12h和24以及小波分解层数为5层;然后利用小波分析理论,对监测的变位数据进行了分解和重组,提取得到了主梁和索塔的活载效应下变位值。(3)以概率论为基础,对斜拉桥主梁和主塔的活载变位值进行了特征值分析。首先对活载变位数据进行时间段的选取,并利用核密度估计,得到每个时间段活载变位值的概率分布情况;然后利用平均值和标准差的数学意义和实际意义,分析变位数据的平均值和标准差的变化趋势,来定性表现桥梁主要结构的性能差异,最终得到随着时间的推移,其结构性能在下降。(4)以在役桥梁可靠度理论为依据,对斜拉桥主梁和主塔的活载变位值进行可靠度分析。首先利用抗力衰减函数,获得每个时间段的抗力标准值;然后根据抗力统计参数表对其进行概率化;接着计算得到每个时间段的可靠度指标和失效概率,分析可靠度的变化率,来定量表现桥梁主要结构的性能差异,得到结构是安全的;通过分析索塔和主梁可靠度的变化率,并利用其变化特点,得到索塔需要加大养护力度。
【图文】：

桥梁结构,总体框架

图 1.1 智能化桥梁结构总体框架图在国外有专门的桥梁健康监测研究计划，比如欧盟合作研究计划下的 EU 计UREKA 计划，EU 计划是利用传感器来监测桥梁关键参数和力学参数来预退化机理；EUREKA 计划应用在各个领域，主要是判断结构的损伤程度。联合研究中，主要是针对结构的损伤问题采取了大量研究，其参与者主要是校。对于日本而言，主要研究的对象是地震对桥梁的影响。一些特别学者对测内容很重视；比如 P D Thompsonet，H Hawk，，E P Small[22-26]等人研究了测数据。对于中国而言，很多中国大型高校的学者对桥梁健康监测方面进行了研究进平院士的健康监测团队，主要对海洋平台等结构进行了健康监测研究，并了斜拉桥施工监控，成桥试验，运营健康监测和养护管理一体的系统设计[22 智能化桥梁监测系统简介

桥梁,桥面,偏位,索塔

重庆交通大学硕士学位论文第二章依托工程及数据处理和桥梁评估方法工程健康监测系统简介特大桥位于 G42 沪蓉高速公路重庆境内云阳-万州段。桥梁中，全长 992m，其中主桥长 632m。桥梁平面除万州岸右线部分位余均位于直线上；纵面除云阳岸引桥位于凸形竖曲线内，其余位。主桥上部结构为双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，全桥跨径组m（预应力混凝土连续 T 梁）+（50+108+316+108+50）m（斜应力混凝土简支 T 梁）。桥面横向布置：0.50m（防撞栏）+10.0m（中央分隔带）+10.75m（行车道）+0.50m（防撞护栏）。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U443

【参考文献】