试析乌江二桥健康监测状态评估系统研究

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1、重庆交通大学硕士学位论文乌江二桥健康监测状态评估系统研究姓名：申雁鹏申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：张永水20100301摘要随着大跨径桥梁的设计日趋轻柔化、结构形式与功能逐渐复杂化，桥梁结构的安全运营已成为关系到国计民生的重大问题。由于桥梁结构投资巨大、使用年限长、易受环境影响而发生劣化、长期承受动荷载等特点，因此对桥梁结构进行长期的健康监测及状态评估迫在眉睫。论文根据乌江二桥自身的特点，参考已建的健康监测评估系统，建立了适合乌江二桥的健康监测状态评估系统。利用实时在线的健康监测技术实现了对桥梁结构运营阶段的状况评

2、估。研究的主要内容为：①在吸收和采纳国内外桥梁评估研究成果的基础上，基于变权综合原理的层次分析法，建立了乌江二桥健康监测评估指标体系的递阶关系模式，并提出了适合乌江二桥运营阶段的综合评估方法，同时给出了监测指标的初始权重。②通过有限元分析，掌握了结构的静动力特点。找到了结构的易损部位，为传感器的合理布设提供了指南，据此确立了传感器的基本量程与监测指标的阈值。③制定了状态评估参数监测方案。依据科学实用、完整开放、可靠性强的基本原则，结合结构的静动力分析，建立了传感器子系统，包括传感器的种类、布点位置和数量，实现了桥梁结构的实时在

3、线监测。④采用回归分析的方法，将大量监测到的数据预处理，消除了温度对监测数据的影响。⑤利用傅里叶变换的基本理论实现振动信号的时、频域转换，在峰值法的基础上，应用功率谱频差法、倒频谱分析法对斜拉索基频进行识别，得到了准确、可靠的拉索索力值。⑥对实时监测的海量数据进行了统计模式的分析，建立了监测指标的短期模式与长期模式，找到了外界因素对监测指标改变的影响规律。⑦对监测指标进行了状态评估，得出了监测构件的服役状况。以C++语言为平台，编制了算法程序，开发了乌江二桥健康监测综合评估系统软件。本文的研究工作为乌江二桥健康监测与状态评估系

4、统的建立提供了实用、有效的解决方案，为同类型桥梁结构服役期间状态评估系统的建立提供了参考。关键词：健康监测；状态评估；层次分析；静动力响应；传感器系统；数据处理ABSTRACTWiththelightandsofttrendsofthedesignandthecomplexitytrendsoftheformandthefunctionofthelong·spanbridge，thesafeoperationofthebridges眦tu【rehavebecametheimportantquestionwhichinfluen

5、cedthenationaleconomyandlivelihoodofthemasses．Forthe矗凋舭ssuchasthehugeinvestmentandlonglifeandthedeteriorationresultfromhighenvironmentalimpactandbearingdynamicloadlongtime，itisimminenttodotheconditionevaluationandthehealthmonitoringofbridge．Relyingonthecharacteristi

6、csofthewujiangsecondbridge，andrefertothehealthmonitoringandevaluationsystemwhichhavebeenbuilttootherbridges，thehealthmonitoringandevaluationsystemfitforthewujiangsecondbridgeisbuilt．Theconditionassessmenttotheoperationstageofthebridgewiththetechnologyofthereal-timeh

7、ealthmonitoringisachieved．Theprimarycontentisasfollows．(￡)Basingontheresearchofbridgeassessmentathomeandabroad，andbasedontheanalytichierarchyprocessprincipleofvariableweights，thepattemofhierarchicalrelationsofthehealthmonitoringandassessmentindicatorssystemofwujiang

8、secondbridgeisbuiltandthecompositeassessmentmethodfitfortheoperationstageofbridgeandtheinitialweightofthemonitoringindicatorsareproposed．②