【摘 要】
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悬索桥具有较大的跨越能力,并且线型优美,国内外已修建了很多大跨悬索桥,但悬索桥受力复杂,受环境和其他复杂因素的影响比较大,因此,在大跨悬索桥上安装健康监测系统来实时监视大桥的运营状况是十分必要的。本文在已有研究的基础上,通过某悬索桥健康监测系统长期监测的数据和建立该悬索桥有限元模型,以此来研究大跨悬索桥基于设计作用及长期效应的监测预警值,并通过大桥运营期设置的预警值与实时监测数据的对比,就可以掌握
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悬索桥具有较大的跨越能力,并且线型优美,国内外已修建了很多大跨悬索桥,但悬索桥受力复杂,受环境和其他复杂因素的影响比较大,因此,在大跨悬索桥上安装健康监测系统来实时监视大桥的运营状况是十分必要的。本文在已有研究的基础上,通过某悬索桥健康监测系统长期监测的数据和建立该悬索桥有限元模型,以此来研究大跨悬索桥基于设计作用及长期效应的监测预警值,并通过大桥运营期设置的预警值与实时监测数据的对比,就可以掌握大桥的运营状况,从而保障大桥的安全运营。本文主要的研究内容和结论如下:(1)悬索桥刚建成通车时,桥梁的构件没有损伤,同时由于悬索桥刚开始服役,不需要考虑桥梁服役年限问题,即不需要对可变荷载进行修正,此时悬索桥构件的预警值是在设计荷载组合作用下得到的。本文以吊杆和主桁架的下弦杆为例进行研究,首先建立该悬索桥的有限元模型,并按照规范对该有限元模型进行荷载组合,得到该悬索桥构件在各荷载组合作用下的索力值和应力值,然后通过对各荷载组合作用下的索力值和应力值的统计对比,得到悬索桥构件在各荷载组合作用下的最大值,以此最大值作为在健康监测系统中设置的初始预警值。(2)健康监测系统中设置的预警值是需要随着悬索桥服役年限的增加而进行修改,这样才能更加准确的监视大桥的运营状况,所以就需要研究长期效应下悬索桥构件的预警值是如何改变的。一方面,随着桥梁服役年限的增加,在设计阶段考虑的可变荷载就需要进行修正,根据欧进萍院士提出的“等超越概率准则”,得到桥梁不同服役期内可变荷载的修正系数,从而得到服役期内悬索桥构件在可变荷载修正下的预警值,研究得到:在悬索桥已服役年限较短时,可变荷载修正引起的预警值变化不大,但当悬索桥已服役时间较长,可变荷载修正引起的影响就比较大,所以应该引起足够的重视;另一方面根据健康监测系统长期实测的数据,并通过雨流计数法和疲劳损伤累积理论得到悬索桥构件的疲劳累积损伤度,从而来研究长期效应下悬索桥构件在疲劳损伤后的预警值,研究得到:在悬索桥已服役相同的年限内,疲劳损伤对悬索桥构件预警值的影响远大于可变荷载修正对预警值的影响。(3)结合以上的研究内容,提出了一套悬索桥构件预警值研究方法,根据该方法,并结合健康监测系统长期实测的数据,就可以在健康监测系统中随着桥梁服役年限的增加实时更新预警值,从而保障大桥的安全运营。
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