大跨径PSC箱梁桥时变性能监测及状态评估

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1、学校代码：10286分类号：TU375密级：公开UDC：624学号：139095大跨径PSC箱梁桥时变性能监测及状态评估研究生姓名：陈哲衡导师姓名：郭彤申请学位类别工学博士学位授予单位东南大学一级学科名称土木工程论文答辩日期2018年08月26日二级学科名称防灾减灾及防护工程学位授予日期2018年月日答辩委员会主席宗周红教授评阅人2018年08月26日博士学位论文大跨径PSC箱梁桥时变性能监测及状态评估专业名称：土木工程研究生姓名：陈哲衡导师姓名:郭彤（教授）本论文获江苏省交通厅重大科技专项（2011Y03）、江苏省自然科

2、学基金（BK2011611）及江苏省高校优势学科建设工程研究生创新项目基金资助。Time-DependentPerformanceMonitoringandConditionAssessmentofLong-SpanPSCBox-GirderBridgeADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYCHENZhehengSupervisedbyProf.GUOTongSchoolofCivilEng

3、ineeringSoutheastUniversityJune2018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宄工作及取得的研宄成果。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己经发表或撰写过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一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生、）签名热龙翁日期：从队吻１）Ｉ东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术

4、信息研宄所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位，可以采用影印论文的复印件和电子文档、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＿签名：拉兔朝摘要大跨径PSC箱梁桥时变性能监测及状态评估学校

5、名称：东南大学研究生姓名：陈哲衡导师姓名：郭彤摘要环境侵蚀、材料老化及车辆超载等不利因素使得桥梁结构的承载能力及可靠性不断下降。特别是在混凝土收缩徐变、应力松弛及钢筋锈蚀等时变因素的作用下，大跨径预应力混凝土（Prestressedconcrete,PSC）箱梁桥普遍存在跨中下挠过大及梁体开裂病害，严重影响了结构的正常使用性能和耐久性，甚至诱发重大安全事故。因此，为保证大跨径PSC箱梁桥的安全和正常运营，对其进行长期健康监测并准确评估、预测结构的工作状态及未来变化趋势将显得十分重要。本文从大跨径PSC箱梁桥的病害特征及维护

6、需求出发，以苏州京杭运河大桥（主跨为150m的连续箱梁桥）为工程背景，从桥梁结构的时变性能监测及可靠性评估两方面着手研究。完成的主要工作如下：(1)针对既有PSC桥梁的健康监测策略、方法及应用进行了总结和探讨，为把握全寿命周期内结构性能和提高监测资源利用效率，在京杭运河大桥上建立了集施工监控、成桥试验及运营监测三者为一体的全寿命健康监测系统，并将实测静力值与计算结果进行了比较，吻合良好；然后，结合荷载试验结果验证了多输出支持向量机在桥梁结构有限元模型修正中的有效性。(2)针对大跨径PSC箱梁桥运营过程中普遍存在的跨中下挠过

7、大的等问题，提出了一种基于监测数据和随机有限元分析的长期变形控制策略。首先，采用组合退化壳单元模拟主梁的力学行为，并计入剪力滞、应力松弛对长期变形的影响；然后，考虑收缩徐变预测模型的不确定性及影响参数的随机性，基于拉丁超立方法对长期变形的不确定性和敏感性进行了分析，得到了跨中挠度具有95%保证率的置信区间，以此进行后期备用钢束的量化设计；敏感性分析结果表明，跨中长期变形对徐变模型不确定系数的变异最为敏感。(3)在实验室环境下，采用索力计、磁通量传感器及振弦应变计对8根后张梁的预应力长期损失进行了为期1年的监测，分析了配筋率

8、、孔道灌浆、应力水平及张拉次序等因素对长期损失的影响规律。同时，提出了考虑收缩徐变、应力松弛相互作用及非预应力筋影响的长期损失建议模型，其计算结果与试验值的最大误差在10%以内，相比规范常用计算方法，本文提出的方法整体预测精度较高。最后基于此建议模型，对预应力长期损失进行了不确定性分析。(4)提出了一种