基于监测信息桥梁结构状态评估关键问题分析

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1、摘要随着近年来交通量的激增和桥梁的日趋老化，对桥梁结构状态进行监测和评估是确保桥梁安全运营的关键，也是桥梁管理的主要目的。本文以研究基于监测信息桥梁状态评估为目的，围绕以下几个方面展开研究：1．针对目前桥梁管理现状，研究了一套基于监测数据信息的桥梁结构状态评估模型。2．传感器优化布置，本文推导了简支梁桥应变传感器优化配置的优化目标函数，并采用遗传算法实现了金山新红旗港桥梁应变传感器的优化配置；采用关心截面误差最小准则，通过多项式插值拟合——拉格朗日(Lagrange)插值拟合方法实现了樾河桥主拱应变传感器的优化配置。3．结构参数识别研究。通过荷载试验进行结构参

2、数识别建立结构当前计算模型是状态监测评估的第一步。对于服役桥梁结构，常常因为缺乏原始资料而难以估计结构参数的初始值，因此，为了克服Gauss-Newton法对初始值要求苛刻的缺点，本文采用Levenberg．Marquardt法，即在G．N法的迭代矩阵中添加一阻尼项，很好地解决了G-N方法的不能有效处理奇异和非正定矩阵及对初始点要求比较苛刻的问题，保证了求解的稳定性。但是由于阻尼因子的存在，影响了迭代法的收敛速度，因此，对于历史资料齐全，结构参数初始值比较容易确定的情况，建议采用Gauss-Newton法。4．荷载水平评估方法研究。荷载水平评估的目的主要是评估

3、目前结构所承受的荷载等级以及承受超载情况，本文通过构造车辆荷载内力影响线函数，对由荷载效应监测信息反演作用荷载的荷载模式识别方法进行了尝试性的研究。s．承载能力评估。本文通过对构成承载能力要素的分析，提出了在荷载取值方面尽量考虑实际情况，减少不确定性因素，选取合适的荷载系数，由结构参数识别提供接近实际的计算模型的承载能力评估方法。6．结构状态指标研究及可视化监控，本文通过对截面变形分析推导了由静力监测项目：应变到截面力学量的转换公式；同时提出了通过对状态指标值与结构状态等级之间的关系的分析，由监测信息与状态区间的比较进行可视化监控的方法及其步骤，构建了可视化监

4、控系统的系统结构框架。7．基于监测数据结构状态综合评估，本文通过对监测数据信息底层指标的评价值确定方法的研究，实现了将量化的监测数据信息应用于状态评估的层次分析法，使得桥梁评估更趋客观和科学。8．系统结构设计，本文根据第2章建立的评估模型，对基于监测信息的桥梁结构状态评估子系统进行了结构设计。关键词：桥梁，状态监测，状态评估，传感器优化布置，参数识别，静态效应，承载能力评估，荷载反演，内力影响线，状态指标，可视化监控，综合评估ABSTRACTThehealthmonitoringandconditionassessmenthasbecomethekeytobr

5、idgeoperatingsafelywiththeincreasingtrafficloadsandagingbddgestructures．【tisalsotheprimaryaimofbridgemanagement．Indetails，thefollowingaspectsareinvestigated：1．Contraposingtothecurrentbridgemanagement,thebridgeslructuralconditionassessmentmodalbasedOnthemonitoringmessagehasbeenstudie

6、d．2．Optimalpositioningofsensors．Theruleofsensors’optimalpositioningandoptimizationalgorithmhasbeensyntheticallyanalyzed．Itisindicatedthattheminimaltransferringe∞tinterpolatoryfittingandmodalcurtailmentsuittotheoptimalplacementofsensorsforstaticmonitoring．Inthispaper,theobjectivefunc

7、tionsforoptimizationhavebeeneduced．OptimalplacementofstrainsensorsforYuehebridgeandNewHongqigangbridgehavebeenimplementedusingLagrangeinterpolatoryfittingandGeneticalgorithmsrespectively．3．Structuralparameteridentification．Fortheservicebridge，itisdifficulttoestimatetheinitialvaluebe

8、causeofthelackofbri