【博士】大型斜拉桥长期健康监测系统的关键技术研究【2006】

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内容简介

　　学科专业：结构工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：武汉理工大学　　学位年度： 2006年　　桥梁建成以后，会由于设计或施工的缺陷而存在隐患，或受到气候、环境等自然因素的影响而老化，或承受日益增加的交通流量和荷载作用而损坏。如果不对这些存在结构损伤和隐患的桥梁进行监测和评估，就得不到及时维修与加固，不仅会影响行车安全，缩短桥梁使用寿命，甚至会发生桥梁突然破坏或倒塌等桥毁人亡的事故。　　本文以武汉长江二桥(大型斜拉桥)为研究背景，针对大型斜拉桥的长期健康监测过程中存在的关键技术问题，综合运用有限元理论、动力模型修正、模态参数识别、优化算法、结构仿真与预测等理论和方法，从桥梁结构基准理论模型的建立开始，对桥梁健康基准状态的确定、动力模型修正方法、结构参数识别算法、桥梁结构阈值的确定、结构损伤预案仿真等整个健康监测过程中　　的关键技术问题进行了全面系统的研究。　　研究了桥梁在重载车50T、80T和120T等几种工况下的工作状态，通过比较发现：一台120T重车过桥相当于1．5万辆普通车辆的影响，这种影响应该引起桥梁管理者的高度关注，增设测重仪器，及时限制超重车过桥。　　模拟了桥梁在5万辆、lO万辆、15万辆和20万辆等4种不同的交通流量下的状况，计算了主要截面的应力应变、斜拉索的索力、主塔的偏移量和主梁的挠度等。研究发现武汉长江二桥的极限交通流量在12万辆左右，长期超重会对桥梁产生严重的损坏作用，这个研究结果为桥梁管理者提供了科学的交通管制手段；　　模拟了桥梁在极端寒冷和极端炎热等2种不同气候条件下的工作状况，通过计算发现，环境温度的高低不是主要的因素，而整个桥梁的温度梯度是主要的因素，温度梯度越大，产生的应力越大；　　模拟了部分斜拉索断裂后的桥梁工作状况。研究表明断索后所有拉索的索力要进行重新分配，并且都有不同程度的增加，而距离断索越近的拉索其索力增加越大。以桥梁中部WTZl0．S-AF处的索力为例，在日交通流量5万辆时，其索力增加了387kN，增幅达到9．5％；在日交通流量10万辆时，其索力增加了796kN，增幅达到17．8％。显然这要引起桥梁维护工作者的高度关注。　　

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