基于静载试验的桥梁结构健康评估方法的研究

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1、基于静载试验的桥梁结构健康评估方法的研究张丽莎2015年1月中图分类号：U447UDC分类号：624基于静载试验的桥梁结构健康评估方法的研究作者姓名张丽莎学院名称自动化学院指导教师王涛副研究员答辩委员会主席王军政教授申请学位工学硕士学科专业控制科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月ResearchonMethodofBridgeStructuralHealthAssessmentBasedonStaticLoadTestCandidateName:ZhangLishaSchoolorDepartment:SchoolofAutomati

2、onFacultyMentor:AssociateProf.TaoWangChair,ThesisCommittee:Prof.JunzhengWangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January，2015摘要公路交通是交通运输事业重要的组成部分，而公路桥梁又是公路交通的重要组成部分，发挥着重要的作用。桥梁在运营期间，因受自然灾害而损伤，或使用荷载不

3、当，将导致桥梁结构安全与耐久性降低，甚至出现桥毁人亡的事故，因此桥梁结构健康的评估是至关重要的，可以为桥梁的养护、改建或限载提供意见。荷载试验是桥梁结构健康检测的重要检测手段，其就是直接在桥梁结构上进行加载试验，并通过与理论计算值相比较判断桥梁结构的使用性能和实际运营状态，其中桥梁的荷载试验可以分为静载试验与动载试验。而其中静载试验又是使用最多、最常见的检测手段。目前，静载试验多以人工读取采集数据再汇总的方法，并且根据经验对桥梁结构健康进行评估，存在费时、费力、效率低、评估不准的缺点。基于此，本文以广州机场高速蚌湖大桥的静载试验为背景进行桥梁结构健康评估方法

4、的研究。1.首先实现了基于桥梁静载试验的无线数据采集系统，并根据静载试验的要求进行需求分析确定数据采集系统软件所需要完成的功能及软件的基本流程。2.在数据采集过程中由于现场采集环境的恶劣性，干扰比较大。针对振弦式应变传感器采集的应变数据采用了卡尔曼滤波，处理后使数据更接近真实值，同时使测试数据跳动的幅值比较小，更符合静载试验的要求。3.提出了基于模糊综合评判的层次分析法与主成分分析法相结合的评价体系，通过基于模糊综合评判的层次分析法对桥梁结构健康从整体上进行评估，然后再利用主成分分析法对静载试验中所检测的桥梁构件的健康状况进行评估，并且可以按照损伤程度的大小

5、进行排序，为桥梁的维修加固提供重要依据。4.对蚌湖大桥的静载试验进行分析、处理和评估，结果表明了本文提出方法的有效性。最后基于C#实现了基于静载试验的桥梁评估系统的软件设计，该系统具有良好的用户体验，符合现场对桥梁结构静载试验及桥梁结构健康评估的要求。关键词：桥梁结构健康评估；静载试验；主成分分析法；层次分析法；无线数据采集系统IAbstractTransportationcareerhasbeenrapiddevelopment.Thehighwaytransportationisanimportantpartoftransportationcareer.

6、Thehighwaybridgeisanimportantpartofhighwaytransportation,andisplayingthevitalrole.Duringtheoperationofthebridge,duetonaturaldisastersdamaged,orimproperload,thebridgestructurewillleadtoreducedsafetyanddurability,andevenleadtobridgecrashaccident.Sothebridgestructuralhealthassessmenti

7、sessential,itcanprovideadvicetobridgemaintenance,alterationorloadlimit.Loadtestisanimportantmeansofsecuritydetection,itisloadeddirectlyonthebridgestructuretest,andthroughtheactualmeasuredvalueiscomparedwiththetheoreticalcalculationstodeterminetheperformanceofthebridgestructureandth

8、eactualoperatingcondition.