斜拉桥拉索健康监测与状态评估研究

论文摘要

桥梁结构健康监测系统能够及时了解桥梁的工作状态,保障桥梁的安全运营,为桥梁的管理、维护提供科学依据。斜拉桥拉索是结构的主要承重构件,拉索的损伤会对桥梁结构的安全性、整体性和静动力特性等产生不利影响,因此,通过健康监测系统准确评估拉索的工作状态对桥梁安全运营具有重要意义。本文以广东九江大桥为背景,建立了桥梁健康监测系统,研究了斜拉桥健康监测和状态评估方法。主要研究内容如下:(1)建立了九江大桥健康监测系统。该系统包括传感器子系统、信号采集与传输子系统、数据处理与控制子系统、结构状态评估子系统。开发了九江大桥健康监测系统软件,实现了实时在线自动化监测。(2)监测数据的分析与处理。分析了环境温、湿度、主梁应力、拉索索力的变化特点,并且分析了拉索索力与温度作用之间的相关性,初步掌握了结构受力的变化规律,为桥梁的状态评估提供了科学依据。(3)桥梁预警体系研究。研究了预警体系设计、组成和实现的方法,开发了九江大桥健康监测系统状态预警软件。将状态预警系统分为局部状态预警子系统和整体状态预警子系统,实现了桥梁突发性损伤预警和长期累积损伤预警。(4)基于新奇检测技术的拉索状态评估。根据部分拉索索力和温度作用的监测数据,利用新奇检测技术,建立了状态预警和状态异常位置识别的两阶段神经网络模型,对全部拉索进行状态评估。该模型完全利用实测数据训练神经网络,使得该方法具有较好的适用性。通过编程和软件开发,开发了九江大桥状态评估软件,并成功应用于九江大桥,取得了理想的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 结构健康监测及其发展简介
• 1.2 结构损伤诊断综述
• 1.2.1 结构损伤诊断方法及研究现状
• 1.2.2 神经网络法的研究现状
• 1.3 论文研究背景和主要内容、创新
• 1.3.1 论文研究背景
• 1.3.2 论文主要内容、创新
• 第二章 九江大桥健康监测系统
• 2.1 概述
• 2.2 九江大桥简介
• 2.3 健康监测系统设计
• 2.3.1 监测内容
• 2.3.2 系统组成
• 2.4 健康监测系统施工
• 2.4.1 传感器安装
• 2.4.2 综合测试系统安装
• 2.4.3 线路安装
• 2.5 健康监测系统软件开发
• 2.6 小结
• 第三章 监测数据处理与分析
• 3.1 概述
• 3.2 温度、湿度监测数据分析
• 3.2.1 温湿度计实测温度和湿度
• 3.2.2 应变计实测温度
• 3.2.3 索力计实测温度
• 3.2.4 各类传感器实测温度对比
• 3.3 应力分析
• 3.4 拉索索力分析
• 3.5 索力与温度相关性分析
• 3.5.1 温度和索力变化规律
• 3.5.2 温度和索力
• 3.5.3 相关性分析
• 3.6 小结
• 第四章 桥梁状态预警系统研究
• 4.1 概述
• 4.2 预警系统设计与组成
• 4.2.1 预警系统设计
• 4.2.2 系统组成
• 4.3 预警系统的实现
• 4.3.1 局部预警体系
• 4.3.2 整体预警体系
• 4.4 应用软件开发
• 4.5 小结
• 第五章 基于新奇检测技术的斜拉索状态评估
• 5.1 概述
• 5.2 基于新奇检测技术的状态评估方法
• 5.2.1 状态异常位置识别
• 5.2.2 状态识别流程
• 5.3 有限元仿真分析
• 5.3.1 九江大桥有限元模型
• 5.3.2 拉索损伤特性分析
• 5.3.3 状态评估
• 5.4 工程应用
• 5.5 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A