连续箱梁桥静、动力测试技术及状态评估研究

论文摘要

箱形截面梁由于其简洁的结构外形和良好的抗弯、抗扭性能,成为梁桥设计时常用的截面形式,特别是在中等跨径和大跨径预应力混凝土弯桥设计中,其截面基本上都是采用箱形结构。实践证明,对桥梁工程进行客观、准确、及时的检测,是保证建桥工程质量的重要技术手段,也是施工验收不可缺少的步骤之一,同时也是成桥健康状况、查清病害程度和原因的重要手段。因此,研究连续箱梁桥的静动力测试技术,并基于实测静动力参数对桥梁结构进行状态评估是十分必要的。本文首先在对连续箱梁桥力学特性进行深入分析的基础上,基于实体有限元方法,空间梁格方法、振动分析等理论,建立了连续箱梁桥的静、动力计算模型,计算出了桥梁结构在试验荷载作用下的理论值。然后对连续箱梁桥静动力测试技术,基于实测静动力参数进行状态评估开展研究工作。最后,对长春段102国道扩建工程跨京哈铁路立交桥的第1联四跨预应力混凝土连续箱梁桥进行了现场静动力参数,基于实测静动力参数对此桥进行了状态评估。本文主要研究了以下内容:(1)研究了连续箱梁桥的梁格模型及实体有限元模型的建立方法。(2)研究了静力参数的测取方法,基于实测静力参数如何对桥梁结构的刚度和强度进行评估。(3)基于实体有限元模型计算了桥梁结构的剪力滞效应,把实测剪力滞效应和理论值进行比较分析,对连续箱梁桥的剪力滞效应进行了初步研究。(4)研究了连续箱梁桥动力测试方法,如何提取桥梁结构的动力参数,基于实测动力参数,对桥梁结构的总体使用性能进行评估。

论文目录

• 内容提要
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 箱梁桥的研究现状
• 1.2.2 梁式桥动力参数分析方法研究现状
• 1.3 本文的研究内容
• 第2章 连续箱梁桥的静力分析及理论计算模型的建立
• 2.1 连续箱梁桥的静力分析
• 2.2 梁格模型的建立
• 2.2.1 梁格法的基本原理
• 2.2.2 箱梁梁格的划分
• 2.2.3 箱梁梁格模型
• 2.3 实体有限元模型的建立
• 2.3.1 剪力滞效应分析的常用理论
• 2.3.2 实体有限元模型
• 第3章 箱梁桥的静力测试及状态评估
• 3.1 连续箱梁桥概况
• 3.2 静力荷载试验准备
• 3.2.1 测试截面及测试内容
• 3.2.2 加载位置的确定
• 3.2.3 静力参数理论计算结果
• 3.3 现场静力荷载试验
• 3.3.1 传感元件的选取
• 3.3.2 加载过程
• 3.4 基于实测静力参数的桥梁状态评估
• 3.4.1 基于实测挠度值的桥梁状态评估
• 3.4.2 基于实测应变值的桥梁状态评估
• 3.4.3 应变的横向分布测量结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 箱梁桥的动力测试及状态评估
• 4.1 引言
• 4.2 现场动力测试
• 4.2.1 激励方法的选取
• 4.2.2 动力测点的布置
• 4.2.3 数据采集
• 4.3 动力参数的提取
• 4.3.1 连续时间模型与离散
• 4.3.2 Hankel 矩阵的构造
• 4.3.3 特征系统实现算法的推演
• 4.3.4 模态参数估计
• 4.3.5 连续箱梁桥动力参数的获取
• 4.4 基于实测动力参数的桥梁状态评估
• 4.4.1 基于实测频率和阻尼比的桥梁状态评估
• 4.4.2 基于实测振型的桥梁状态评估
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果
• 后记和致谢
• 摘要
• ABSTRACT