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《中南大学》 2004年
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南京长江大桥结构健康监测及其关键技术研究

何旭辉  
【摘要】:大型桥梁的结构健康监测是目前桥梁工程界比较活跃的研究领域,同时也是一难度很大的课题,涉及不同的学科,国内外在这方面也都还处于探索阶段,没有更多的经验可供借鉴。本文首先对国内外桥梁结构健康监测研究现状进行了全面、系统的评述,然后以南京长江大桥为工程背景,对涉及既有铁路桥梁结构健康监测的一些关键问题进行了较为完整的研究。具体研究内容和取得的成果为: (1)首次在我国大型既有公铁两用桥上成功建立了监测内容全面、监测手段和方法可靠、比较先进的结构健康监测系统。解决了系统建设过程中许多具体的难题,并基于Visual Basic和MATLAB平台,自主开发了功能比较完善的主控软件和实时数据分析处理专用软件。目前该系统稳定、运行正常。 (2)监测信号的分析处理是桥梁结构健康监测的关键问题之一。利用小波分析理论,对大型桥梁结构健康监测信号进行多尺度分解,从Lipschitz指数出发,分析了小波去噪的原理,实现了实时监测信号的噪声剔除。同时利用小波包对监测信号进行分解,得到了监测信号能量分布特征向量,为我们同时在时域和频域分析结构状态提供了科学的依据。 (3)提出对于公铁两用桥梁,将结构健康监测振动信号通通视为非平稳信号来分析处理。并回顾和比较了几种常用的非平稳信号处理方法,指出希尔伯特—黄变换(HHT)方法用于非平稳信号处理的优越性。结合HHT与随机减量技术(RDT),提出了一种新的模态参数识别方法,并应用于南京长江大桥结构模态参数的识别。 (4)根据灵敏度的物理意义,从简单实用的角度出发,充分利用现有的大型有限元分析程序,提出了以结构设计参数为修改参数,以结构自振特性为目标函数,以结构应力时程响应为验证参数的有限元模型修正方法。利用南京长江大桥结构健康监测信号,对该桥ANSYS有限元模型进行了修正,得到了能够表征大桥目前状态的结构有限元“基准”模型。 中南大学博士学位论文 摘要 (5)对铁路铆接钢桥的疲劳性能进行了较为详细的回顾和探 讨,依据可靠度理论,推导了基于s一N曲线和线弹性断裂力学 (LEFM)方法的结构疲劳破坏极限状态方程,对方程中各随机变 量进行了分析。采用改进的一次二阶矩(ASM)法和Monte Carfo 方法,对南京长江大桥各主要杆件的疲劳损伤及其可靠度指标和疲 劳失效概率进行了分析。结果表明南京桥主要杆件的疲劳损伤度非 常低,可能是由于杆件活载应力水平比较低的缘故。基于N口JLAB 平台,编制了实时雨流计数和结构疲劳损伤可靠性分析专用程序。 关键词:结构健康监测,小波分析,参数识别,模型修正,疲劳可 靠性分析
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:U446

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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【参考文献】
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【共引文献】
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10 李宏坤;丁健;练晓婷;;基于频率分辨率评价模型的柴油机状态识别[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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1 李朝;箱形桥梁结构的半解析分析[D];河南理工大学;2010年
2 高昌鑫;Hilbert-Huang变换改进算法及其在齿轮箱故障诊断中的应用研究[D];河南理工大学;2010年
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8 陈林;基于GIS的流域水文数据的时空分析[D];山东科技大学;2010年
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10 王权;起重机减速器变位斜齿轮副有限元仿真分析与研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
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10 王福敏;杨世聪;;应用病理解剖学基本原理揭示钢管混凝土拱桥主要病害本质[A];第十七届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2006年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 顾建新;陈政清;何旭辉;黄方林;夏炜;徐利军;;南京长江大桥安全监测和评估系统[A];第十一届全国结构风工程学术会议论文集[C];2004年
2 黄静山;刘克谦;刘守明;;重庆长江大桥荷载试验[A];中国土木工程学会市政工程专业委员会第一次城市桥梁学术会议论文集[C];1987年
3 徐利军;黄方林;陈政清;顾建新;夏炜;曾储惠;;南京长江大桥监测和运营状态评估的一种方法[A];第十六届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2004年
4 潘震涛;;公路两用双层式钢桥公路纵梁参与主桁上弦共同工作的实桥试验研究[A];全国桥梁结构学术大会论文集(下册)[C];1992年
5 徐文浩;;进江海轮的安全航行[A];中国航海学会优秀论文文摘及学术会议论文目次汇编(1990—1991)[C];1992年
6 华有恒;;多用途浮箱在桥渡工程中的应用[A];全国桥梁结构学术大会论文集(下册)[C];1992年
7 乌云霄;王蕴实;吕召彪;;LTE/HSPA SON关键技术研究[A];2011全国无线及移动通信学术大会论文集[C];2011年
8 张大华;罗志明;王铁军;李凡;杨义彬;;云计算平台关键技术研究[A];2011电力通信管理暨智能电网通信技术论坛论文集[C];2011年
9 邵克华;粟杰;方秦汉;朱华民;;我国若干座铁路、公路桥梁建设技术的发展[A];中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第九届年会论文集[C];1990年
10 王威信;邓达华;;基于STL的CAD/CAE集成关键技术研究[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议(CIG’2001)和第一届全国虚拟现实技术研讨会(CVR’2001)论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 尚小毅 丁智勇 陈家根;南京长江大桥“腰椎骨”更换成功[N];中国建设报;2008年
2 朱顺忠;南京长江大桥缘何伤痕累累[N];中国商报;2004年
3 本报记者 邱登科;南京长江大桥是拆是留?[N];民营经济报;2006年
4 肖华;如何避免“炸桥”这类问题发生[N];西部时报;2006年
5 李邑兰;想一想,死不得[N];南方周末;2008年
6 汪晓东;南京长江大桥的烦恼[N];人民日报;2007年
7 宁交轩王晓映;是否“单双号通行”由“你”定[N];新华日报;2007年
8 青义学 青光绪 青惠娟;南京长江大桥存废之我见[N];建筑时报;2008年
9 本报记者 宋金萍汪晓霞 燕志华 本报通讯员 陈熹熹;一把火烧出“桥空间”监管空白[N];新华日报;2008年
10 曾繁宁董晓君 杨希 周振全;钱士成:守护大桥39年[N];人民公安报·交通安全周刊;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何旭辉;南京长江大桥结构健康监测及其关键技术研究[D];中南大学;2004年
2 王学敏;基于Hilbert-Huang变换的桥梁监测信号分析与处理和时变模态参数识别[D];中南大学;2008年
3 王凯东;宽带卫星网络关键技术研究[D];西安电子科技大学;2005年
4 曹光杰;末次盛冰期以来长江江苏段河道演变与现代冲淤分析[D];南京师范大学;2008年
5 庄元;桥梁通航论证关键技术研究[D];武汉理工大学;2008年
6 周桂贤;E-HUB模式制造资源管理系统集成的关键技术研究[D];西南交通大学;2010年
7 巩大力;城市交通智能监控系统关键技术研究[D];长安大学;2009年
8 吉林;桥基安全性实时监控体系与工程应用研究[D];河海大学;2002年
9 张强;小型AUV水下导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
10 刘航;WMSNs在云计算中心节能减排中的关键技术研究[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高颖楠;基于广义距离的大型桥梁状态评估研究[D];中南大学;2008年
2 林宝军;红色符号:南京长江大桥公共艺术研究[D];南京艺术学院;2009年
3 栾旭光;基于神经网络的桥梁疲劳损伤评估研究[D];中南大学;2009年
4 王冬冬;越江桥梁水动力学及桥墩冲刷问题研究[D];河海大学;2007年
5 俞明;南京长江过江通道施工测量研究与应用[D];河海大学;2007年
6 汤沄;“文革建筑”的象征性与矛盾性研究[D];湖南大学;2008年
7 张宇;通用船舶自动识别系统(AIS)及其关键技术研究[D];武汉理工大学;2004年
8 梅大鹏;南京大胜关长江大桥道碴整体桥面结构方案比选[D];中南大学;2008年
9 薛天兵;大型桥梁灾害性天气应急资源存储方式选择和应急调配研究[D];上海交通大学;2013年
10 张涛;某高压充氮机若干关键技术研究[D];南京理工大学;2012年
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