大跨连续刚构桥结构监测参数分析与评估方法研究

作     者：顾云杰 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴海军

授予年度：2022年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：连续刚构桥梁 恒活载效应比 损伤病害 信号分离 评估方法 

摘      要：随着桥梁跨径增大和运营时间增加,混凝土连续刚构桥的恒载作用对结构的影响越发显著,跨中长期下挠和梁体开裂等病害也愈加严重。因此,本文利用大跨径混凝土连续刚构桥的恒载效应占总荷载效应较大比例以及其对损伤病害下的结构响应相对敏感的特点,提出考虑恒载长期效应进行大跨径混凝土连续刚构桥结构状态评估的理论,即分别从不同跨径混凝土梁桥恒活载比例关系及各类荷载的响应规律、常见损伤及病害对结构监测参数的影响、不同作用效应信息分离算法和基于证据理论的结构状态评估四个方面进行系统研究,建立一套考虑恒载长期效应的大跨径连续刚构桥监测评估方法。本文的主要研究内容及结论为:(1)总结了国内外连续刚构桥、健康监测系统、结构状态评估方法以及监测信号分离方法的发展现状;分析了常见中小跨径混凝土梁桥和大跨径混凝土梁桥的恒活载比例关系、荷载响应规律以及监测评估方法和监测系统选择差异性,总结归纳出更适合于中小跨径混凝土梁桥和大跨径混凝土梁桥的健康监测评估方法。(2)阐述了大跨径混凝土连续刚构桥的常见损伤及病害类型和常用健康监测参数;研究了预应力损失和主梁刚度折减等因素对结构响应的影响规律。发现前期预应力损失对结构响应的影响基本成线性,结构响应的增幅大于预应力损失的增幅;预应力损失对结构响应的影响大于主梁刚度折减。随着桥梁跨径的增大和结构损伤程度的增加,预应力效应和恒载效应的不匹配性会逐渐增大,进一步加剧大跨度连续刚构桥正常使用期间的病害情况。(3)根据不同作用效应的时间尺度差异性进行监测数据中不同频率信息成分的逐一分离。针对监测数据中的干扰信息,以预处理方法消除;针对监测数据中的高频信号即活载效应信息,以小波阈值方法对其分离;针对监测数据中频率相近的低频信息即温度荷载效应信息和恒载长期效应信息,利用CEEMDAN-JADE算法实现分离;通过仿真信号验证该方法在实现不同作用信息成分分离的可行性。(4)基于规范、统计学理论及有限元算法建立了三种作用效应信息的分级预警体系;基于传统D-S证据理论存在的问题改进证据理论,引入欧氏距离算法确定基本概率赋值函数,以熵权法计算评价指标和评价对象的权重系数,将证据关联系数方法用于冲突证据的融合计算,形成了基于D-S证据理论的大跨径连续刚构桥监测评估方法。应用本文建立的评估方法对江津长江大桥结构状态进行评估,验证了该评估方法的可行性和进步性。