大跨斜拉橋的局部損傷監(jiān)測和環(huán)境因素影響分離.pdf

1、博士學(xué)位論文大跨斜拉橋的局部損傷監(jiān)測和環(huán)境因素影響分離LocalDamageDetectionandEliminationofEnvironmentalEffectsforLongspanCablestayedBridge學(xué)號：11206058學(xué)科、專業(yè)：答辯日期：2016—118大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要本文針對大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)在日常結(jié)構(gòu)檢測和健康監(jiān)測過程中所涉及的幾

2、項關(guān)鍵技術(shù)問題進行了討論和研究，包括(1)斜拉橋銷鉸式(耳板式)索梁連接錨固系統(tǒng)中銷栓銷孔的受力監(jiān)測研究；(2)鋼混凝土組合梁斜拉橋中組合梁結(jié)構(gòu)不同材料界面滑移損傷的監(jiān)測研究；(3)斜拉橋日常結(jié)構(gòu)檢測和健康監(jiān)測過程中如何分離變化的環(huán)境因素與運營條件對監(jiān)測識別結(jié)果的影響的相關(guān)研究。具體的研究內(nèi)容如下：(1)基于壓電傳感器技術(shù)的斜拉橋銷鉸式索梁連接錨固系統(tǒng)中銷栓一銷孔的受力監(jiān)測研究根據(jù)接觸力學(xué)相關(guān)理論，推導(dǎo)和建立了銷鉸連接結(jié)構(gòu)銷栓銷孔接觸面

3、積與所受外部作用力之間的關(guān)系模型，通過銷栓銷孔的數(shù)值仿真算例驗證了關(guān)系模型的正確性。隨后，基于這個關(guān)系模型，結(jié)合壓電傳感器技術(shù)，提出了小波包能量、時間反演分析和壓電阻抗分析三種銷鉸結(jié)構(gòu)的受力監(jiān)測方法。通過一個實驗室銷鉸連接試件的加載試驗驗證了三種方法的適用性和有效性，非常適合斜拉橋工程索梁連接部分在線實時的健康監(jiān)測和損傷診斷。(2)基于壓電阻抗技術(shù)的斜拉橋鋼一混凝土組合梁不同材料界面的滑移監(jiān)測研究研究分析了鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在外力作用下鋼

4、材與混凝土之間接觸面發(fā)生相對滑移對主體壓電阻抗(導(dǎo)納)信號的影響，提出了RMSD滑移監(jiān)測指數(shù)，通過監(jiān)測組合結(jié)構(gòu)機電阻抗函數(shù)的變化即可識別出結(jié)構(gòu)機械特性的改變，即組合結(jié)構(gòu)滑移的發(fā)生，對一個實驗室鋼一混凝土組合試驗構(gòu)件的軸向加載試驗驗證了所提滑移監(jiān)測方法的有效性。同時，通過對比不同位置處采集導(dǎo)納信號的變化，即可對滑移損傷位置做出估計，從而為實際斜拉橋組合梁結(jié)構(gòu)滑移損傷的在線實時監(jiān)測提供了一種新的思路。(3)基于結(jié)構(gòu)連續(xù)位移曲率組合的橋梁損傷

5、識別和環(huán)境因素影響分離方法的研究針對斜拉橋等橋梁結(jié)構(gòu)日常檢測中環(huán)境因素變化對結(jié)構(gòu)監(jiān)測識別結(jié)果的影響，利用結(jié)構(gòu)任意相鄰三個節(jié)點間靜位移曲率關(guān)系的線性組合不隨環(huán)境溫度變化而變化的特點，提出了結(jié)構(gòu)連續(xù)位移曲率組合的損傷識別方法，根據(jù)結(jié)構(gòu)各單元間靜位移曲率線性組合關(guān)系的改變與損傷單元位置的對應(yīng)關(guān)系，即可準(zhǔn)確地定位結(jié)構(gòu)損傷。通過一個簡支鋼梁在不同溫度影響下的仿真試驗，驗證了所提方法可以有效地分離環(huán)境溫度的影響而識別出結(jié)構(gòu)真實的健康狀況。(4)基于