斜拉桥的缺损状况评估方案及剩余寿命预测方法研究

• 作 者: 龙凯
• 出 处: 重庆交通大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 斜拉桥 损伤 评估 剩余寿命 预测 马尔科夫过程

大型桥梁基于桥梁健康监测系统，对结构的损伤进行识别、评估，对剩余寿命进行预测，及时了解桥梁结构当前的实际运行状态就显得格外重要，关乎人民群众的生命财产安全。本文以目前国内外对桥梁损伤识别、评估方法的研究现状为基础，以装有健康监测系统的大跨度混凝土斜拉桥为背景，对主要病害的损伤识别、评估以及结构剩余寿命的预测进行了分析研究，具体如下：①对目前斜拉桥存在的病害进行统计分析，归类出斜拉桥的主要病害以及产生的原因。②以涪陵乌江二桥为工程背景，建立有限元模型，并对该桥梁的动力特性进行分析，结果表明该桥的频率值较小，模态十分密集；对各阶的主导模态进行分类分析；提出根据损伤对应的力学症状数据库，反过来，通过对非确定性指标的综合运用，对损伤进行诊断，识别出损伤发生的位置和损伤程度的方法，并利用层次分析法中底层指标权重的确定方法，依据力学症状对损伤敏感性大小确定判断矩阵中的重要程度值，来确定各力学症状识别损伤的权重值。③用有限元降低刚度的方法分别模拟拉索和混凝土主梁单元的损伤，用降低刚度的比重模拟损伤的程度，对损伤后全桥各个力学指标进行分析，结果表明：失效索附近拉索索力变化、失效索和主梁锚固区主梁的应力变化、失效索所在桥塔的应力变化和顺桥向位移变化对拉索失效较为敏感，桥面系频率、主梁挠度变化则很小；模态曲率、主梁应力变化对主梁损伤较为敏感，桥面系频率、主梁挠度变化则很小。④采用马尔科夫过程预测法对桥梁剩余寿命进行预测，该方法的核心是确定初始状态概率分布向量和转移概率矩阵。根据健康监测系统提供的大量数据，采用概率统计的方法确定初始状态概率分布向量，逆矩阵的方法求解转移概率矩阵。最后，对矮塔边跨侧装有拾振器的两根斜拉索用该方法进行了剩余寿命预测。