基于结构健康监测数据的多塔斜拉桥刚性铰研究

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1、硕士学位论文基于结构健康监测数据的多塔斜拉桥刚性铰研究THERESEARCHONTHERIGIDHINGEOFAMULTI-PYLONCABLE-STAYEDBRIDGEBASEDONSTRUCTURALHEALTHMONITORINGDATA韩帅哈尔滨工业大学2015年6月中图分类号：U445.7学校代码：10213UDC：624.2密级：公开工程硕士学位论文基于结构健康监测数据的多塔斜拉桥刚性铰研究硕士研究生:韩帅导师:李惠教授李娜教授级高工申请学位:工程硕士学科:建筑与土木工程所在单位:交通科学工程学

2、院答辩日期:2015年6月授予学位单位:哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:U445.7U.D.C:624.2DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHERESEARCHONTHERIGIDHINGEOFAMULTI-PYLONCABLE-STAYEDBRIDGEBASEDONSTRUCTURALHEALTHMONITORINGDATACandidate：HanShuaiSupervisor：Prof.LiHuiProf.LiNaAcademicDe

3、greeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ArchitecturalandCivilEngineeringAffiliation：SchoolofTransportationScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要近年来我国经济发展迅速，我国对交通基础设施的需求不断增

4、高，我国迎来了大型项目建设的发展时期，越来越多的超级工程投入到了建设使用当中。其中的一些大型桥梁结构等，具有几十年甚至上百年的设计使用年限，而且，它们处于国家运输网络的关键节点位置，其运营期间内的安全状况至关重要。随着数据处理方法、传输手段，传感器精度等相关技术的发展，结构健康监测技术越来越受到重视。因此，现在我国许多大型项目都安装了完备的健康监测系统来监测桥梁结构的运营状况，用来对结构的维修养护提出建议，同时也可以利用监测数据对桥梁结构的危险提出预警。随着监测数据的积累，越来越多的研究开始用监测到的数据探

5、究桥梁结构的响应之间的关系，本文就以位于浙江省的某多塔斜拉桥上安装的刚性铰这一特殊结构为工程背景，结合健康监测系统采集到的数据，对温度以及车辆荷载对刚性铰产生的影响进行了一系列探究。本文的主要研究内容包括：对刚性铰小箱梁内外部的大气温度与刚性铰小箱梁支座的纵向位移进行相关性分析，建立温度与与原始位移的相关性模型，得到温度与位移的线性数学模型。通过主成分分析剔除刚性铰支座纵向位移信号中的温度效应成分，得到车载作用影响下的刚性铰支座位移信号。用刚性铰截面安装的加速度计测得的竖向加速度信号的均方根值表征刚性铰截面

6、处的车载效应强度，通过BP神经网络训练出车载效应下的刚性铰纵向日累积位移同车载效应之间的非线性关系，建立车载-累积位移的相关性模型。由于刚性铰小箱梁的运营状况容易受到温度影响，仅仅利用应变的互相关函数幅值向量对箱梁的运营状况进行判断存在较大的困难。本文通过主成分分析的方法分离出刚性铰小箱梁应变中的受温度影响部分，得到车辆荷载作用下的刚性铰小箱梁应变，通过剔除温度效应成分前后的应变互相关函数幅值向量各个元素之间的比例对比，判断温度对于应变的互相关函数幅值向量的影响。关键词：多塔斜拉桥；结构健康监测；主成分分析

7、；BP神经网络；互相关函数幅值向量-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththegreateconomydevelopinginChinaduringnearyears,theneedoftransportationinfrastructureinChinaisgrowing,Sowegetinaperiodwhichcouldflourishthedevelopmentofprojectitembuilding.MoreandMoresuperprojectsareconstructe

8、dandinused.Someofthesuperbridgesaredesignedtousefordecadesorevenmorethanahundredyears.Inaddition,manyofthemareonthekeynodesofthetransportationnetworkinChina.Soitisveryimportanttoensurethesafetyofthestructures