基于长期监测数据的大跨桥梁环境作用模型及其效应研究

《基于长期监测数据的大跨桥梁环境作用模型及其效应研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、隶。初大·孥博士学位论文基于长期监测数据的大跨桥梁环境作用模型及其效应研究本论文获国家杰出青年科学基金项目(50725828)、国家自然科学基金项目(51178100)和东南大学优秀博士学位论文基金(YBJJ0922)资助。Ⅲ叫圳ⅧⅢⅢ0Ⅲ0㈣㈣洲Y2272544MODELANDEFFECTSTUDYOFENVI．RONMENTALACTIONFORLONG—SPANBRIDGEBASEDONLONG．TERMFIELDMONITOR附GDATAADissertationSubmittedtoSoutheastUniVers埘FortheAca

2、demicDe伊eeofDoctorofEngilleeringBYZHOUGuang—dong’-，VSupervisedbVSUDerVlSeQDVProf．LIAi—qunSch001ofCiVilEngilleeringSoutheastUniVers时0ctober2012东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同

3、工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：(墨茎i吼东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：缸导师签飙迦一1摘要大跨桥梁结构的状态评估对于其安全运营具

4、有重要意义，是目前土木工程领域的研究热点。结构健康监测系统在国内外一些大型桥梁上的成功实施为全面深入理解桥梁结构在服役期的安全状态及性能退化规律提供了良好的平台。随着实时监测数据的不断积累，如何有效地处理和分析监测数据，建立环境作用、车辆荷载等服役期荷载与桥梁结构状态输出之间的关系并探求结构在外部荷载作用下的响应机理、提升桥梁设计水平和分析技术是目前桥梁结构健康监测领域的重要问题。本文以润扬大桥悬索桥为研究对象，围绕大跨桥梁环境作用及其效应这个主题，基于结构健康监测系统获取的长期实时环境监测数据，准确地建立了包括温度作用和风荷载在内的环境作用的

5、长期统计模型，系统地研究了环境作用下大跨桥梁结构的整体响应，并进一步深入分析了环境作用下大跨桥梁结构的局部响应，主要内容包括：(1)详细地研究了润扬大桥悬索桥扁平钢箱梁温度作用的特性。基于长期实测数据，分析了扁平钢箱梁温度和温差的时变规律，建立了高斯混合分布和联合分布分别对扁平钢箱梁的温度和温差的统计特性进行准确描述，预测了润扬大桥悬索桥设计基准期内的温差极值并与Eurocodel进行了对比，总结了扁平钢箱梁横截面的横向温差模式，提出了扁平钢箱梁全寿命温度场模拟的数值逆变换抽样方法，模拟了润扬大桥悬索桥扁平钢箱梁为期五年的温度场。研究结果表明，

6、建立的概率密度函数能准确描述扁平钢箱梁温度和温差的统计规律，数值逆变换抽样方法可准确模拟扁平钢箱梁的温度场。(2)详细地研究了润扬大桥悬索桥桥址区的日常风特性。基于长期实测数据，得到了塔顶风场和主梁跨中风场的平均风速、平均风向、风速沿高度变化规律、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度、脉动风功率谱密度、风场空间相关性等日常风特征参数及其统计规律，对比了塔顶风场参数和主梁跨中风场参数的相关性和差异性，分析了风场特征参数之间以及风场特征参数不同分量之间的相关性，并将分析结果与该地区的台风特性和相关规范进行了对比，最后总结了用于结构状态评估的日常风功率谱密

7、度函数。研究结果表明，实测日常风特性与台风特性及规范推荐结果相差较大，总结的功率谱密度函数可准确反映日常风的脉动能量分布。(3)详细地研究了环境作用下大跨桥梁结构的整体响应。针对环境作用下大跨桥梁结构整体响应的特点，以抖振响应为主要研究对象，采用大型数值分析软件和大型有限元分析软件，实现了从随机风场模拟、全桥有限元模型建立到考虑气动自激力影响的大跨度桥梁抖振响应非线性时域分析的程序化方法，在此基础上讨论了基于实测谱和规范谱的模拟风荷载作用下大跨桥梁结构抖振响应的差异，分析了实测日常风和实测台风摘要荷载作用下大跨桥梁结构抖振响应的区别，并进一步研

8、究了温度变化对悬索桥动力特性和抖振响应的影响。研究结果表明，环境作用参数对大跨桥梁结构的整体响应有显著的影响。(4)详细地研究了环境作用对大跨悬索桥扁