基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的大跨斜拉橋整體響應(yīng)特性分析.pdf

1、大跨橋梁是公路和鐵路連接的關(guān)鍵節(jié)點，基于現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)揭示結(jié)構(gòu)響應(yīng)與環(huán)境因素間的關(guān)系對于確保橋梁服役安全、驗證和發(fā)展既有設(shè)計理論具有重要的科學(xué)意義。而以往針對環(huán)境作用與大跨斜拉橋整體響應(yīng)關(guān)系的研究，由于缺乏長期的監(jiān)測數(shù)據(jù)支撐，分析對象較為單一，且較少給出有效的健康監(jiān)測指標(biāo)。本文以安慶長江大橋長期海量監(jiān)測數(shù)據(jù)為依托，對其在風(fēng)速、氣溫等環(huán)境因素作用下的結(jié)構(gòu)整體位移、模態(tài)頻率等整體響應(yīng)特性進行較為系統(tǒng)地分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通

2、過對大橋連續(xù)兩年環(huán)境作用監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析（包括均值、極值、差值等），給出了橋址處風(fēng)速和環(huán)境氣溫的變化趨勢和波動規(guī)律，對其中特殊事件進行了細(xì)致分析，發(fā)現(xiàn)均處于設(shè)計范圍內(nèi)，對比了橋梁設(shè)計基準(zhǔn)值，驗證了大橋設(shè)計的合理性。⑵通過對大橋連續(xù)兩年整體位移響應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，揭示了結(jié)構(gòu)整體位移響應(yīng)的變化規(guī)律，驗證了其處于允許的幾何變形范圍內(nèi)；將高階譜理論應(yīng)用到結(jié)構(gòu)整體加速度響應(yīng)的頻譜分析中，通過四階累積量重構(gòu)功率譜證明了其相對于傳統(tǒng)頻譜分析手段

3、在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域應(yīng)用的可行性和優(yōu)勢，對大橋的模態(tài)頻率進行了識別分析。⑶基于環(huán)境作用統(tǒng)計分析和結(jié)構(gòu)整體響應(yīng)分析結(jié)果，研究了二者的相關(guān)性；建立了大橋主梁跨中橫橋向位移均值與橫橋向風(fēng)速均值的正相關(guān)線性回歸模型、主梁跨中縱向位移均值與氣溫均值的負(fù)相關(guān)線性回歸模型、北橋塔頂順橋向位移均值與氣溫均值的正相關(guān)線性回歸模型、橋塔跨中距離均值與氣溫均值的正相關(guān)線性回歸模型；根據(jù)時間尺度的不同，給出了其月度和年度擬合關(guān)系式。⑷分析了大橋南北橋塔頂和跨中的

4、相對運動規(guī)律，得到了其運動規(guī)律與氣溫變化的關(guān)聯(lián)規(guī)律；在橋塔頂跨中距離均值與氣溫均值的正相關(guān)線性回歸模型的基礎(chǔ)上，提出了大跨斜拉橋斜拉索折算熱膨脹系數(shù)的定義和具體計算方法，通過計算獲取了安慶長江大橋斜拉索的折算熱膨脹系數(shù)，并將其與斜拉索的熱膨脹系數(shù)設(shè)計值做了對比，發(fā)現(xiàn)由于斜拉索的折算熱膨脹系數(shù)在橋梁正常運營的一般情況下基本穩(wěn)定，不隨環(huán)境情況變化，其長期變化可以反映斜拉索的結(jié)構(gòu)性能退化這一特性；最后，建立了大跨斜拉橋“斜拉索折算長度-氣溫模