斜拉桥监测应力与温度的相关分析

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1、90桥梁结构城市道桥与防洪2013年8月第8期为了便于相关分析，对原始监测数据进行初步处理：忽略每天因为阳光照射引起的应力、温度变化，只考虑整体温度对应力的影响，对该测点每天采集的温度、应力各72个数据进行算术平均，每天获得一个数据。经处理后得到的YBJ3测点2011年5月应力、温度曲线见图5。日一0皂_Rl图7△T-AP相关图及拟合直线图度与应力之间的趋势方程。赠2．3趋势方程结构某点的总应力【8J主要包括温度应力、结构图5YBJ3测点2011年5月应力与温度曲线的荷载产生的应力以及混凝土收缩徐变引起的应2．2相关性分析力等

2、。九江大桥已经运营23年，混凝土收缩徐变为了更加明确了解温度和应力的相关性，按照引起的应力已基本形成一个终极值；结构的荷载温度的大小为序列绘制相应的温度一应力相关分为恒载和活荷载，在结构正常运行状态下，其恒图，见图6。载产生的应力也为相对不变值，而活荷载产生的应力为一组随机分布的数列。因此，只有温度效应产生的应力才使得总应力产生持续时间较长的单日莹＼R埘靛罂n乱乱田mc；调变化趋势，这就有理由通过最小二乘法原理[91得出温度与应力的变化趋势方程。通过对相对温度和相对应力的相关性分析可以设其关系方程为：△P：A△T+B(2)图6

3、温厦与应力相关图式中：△T、△P分别为相对温度和其相应的相由图6发现温度和应力具有明显的线性相关对应力；A、B为待定系数。性，为了验证这一趋势，进一步计算其线性相关系根据最小二乘法可估算待定系数的值分别为数r，其计算公式(1)按照相关性度量【】的定义为：A=0．1042、B=0．0558，则温度与其相应的应力的趋(一)(一P)势方程为：r=—====一(1)△P=0．1042△T一0．0558(3)、-／Il(一)：∑i(一)z按照线性拟合相关理论获得的判别系数为=10．9733，可知趋势方程拟合效果良好。拟合直线见式中：、为

4、温度值和应力值；T、P为其相应图7。的温度和应力的平均值。由式(1)计算可得r=0．9866，2．4温度影响剔除按照相关性理论属于强相关。为对应力与温度之根据上面获得的温度与应力相关关系，通过前间的关系深入分析，取5月1日的温度值25．6℃面的分析，考虑用系统采集所得的各个总应力减及相应的应力值一1．05MPa作为基准值，计算5月去由趋势方程所得的温度应力趋势，则将温度效份每天的各相对值，如5月20日的温度相对值应产生的应力趋势剔除掉，从而得到结构荷载作△T=26．9—25．6=1-3℃，应力相对值为△P=一0．82一用所产生

5、的应力状况，通过对该值的评价即可以(一1．O5)=0．23MPa，对计算所得的所有相对温度值对桥梁结构的健康状况更好地把握。剔除温度应△T与相对应力值△P，按照△T的大小序列做出力趋势后的应力值与原始应力值的对比见图8。相应的△P图，即△T一△P相关图，见图7。由图8可知通过趋势方程去除温度应力趋势按照式(1)计算图7两值的相关系数r=-0．9866，后的应力值为一系列只由荷载影响而得的随机数具有强线性相关性，于是对相对温度与相对应力列，通过设置安全阈值可对结构在荷载作用下的可以进一步采用最小二乘法进行线性拟合确定温状态进行评

6、估。2013年8月第8期城市道桥与防洪桥梁结构91．●}_．亿1J／／一由图9所示的曲线图可以得知其状态为正√厂～～、、一一应力值常。3结论、一本文依据九江大桥健康监测系统测得的数据，对混凝土斜拉桥的应力及其相应的温度之间时间序列关系进行了分析，得出以下结论：图8原始应力与剔除温度应力趋势后应力时间序列对比图(1)混凝土斜拉桥中结构应力与其相应的温度2。5安全阈值及状态评估具有很强的相关性，本文所研究的测点表现为线根据数理统计【l01及可靠度理论[1l】综合分析，本性相关。文取采用公式(4)用于获得状态评估的安全阈值。(2)通

7、过采用最小二乘法获得的趋势方程，得±4(4)到了剔除温度影响的结构应力状态。式中：为安全阈值的上下界；为剔除温度应(3)提出的安全阈值便于结构在荷载作用的状力趋势后所得应力值的算术平均值；为其均方差态评估。值。当剔除温度应力趋势后所得应力值在安全阈值上下界限内，则可以判断结构状态为正常，若其参考文献值超出界限，则可视为荷载引起的异常应力，应对【1]项贻强，伍华成，等．大跨度预应力混凝土斜拉桥的状态评估体系研究[J]．中外公路，2005，25(5)：73—76．相应部位的状态发布预警信息，并进行分析及检【2】吕婷，刘静，等．混凝

8、土梁桥的温度应力分析及梯度选择【J】．中外测以确认该部位可能出现的问题。公路，2009，29(3)：337—343．通过安全阈值计算公式(4)可以得到上文剔[3】方志，汪剑，大跨预应力混凝土连续箱梁桥日照温差效应fJi．中除温度应力趋势所得应力值的安全阈值上界限为国公路学报，