基于健康监测系统的大跨多荷载桥梁的疲劳与可靠度评估

在过去的几十年，世界各地建立了许多大跨度桥梁。通常这些桥梁需承受多种动力荷载，尤其是一些处于多台风地区的公铁两用桥梁。为了保证这些大跨度钢桥在运营期内的安全和正常使用，有必要以一定的时间间隔进行桥梁的疲劳和可靠度评估。有鉴于此，许多大跨悬索桥都安装了健康监测系统，但是如何运用其进行准确的疲劳评估仍然是一个问题。目前国内外鲜有研究是针对的大跨桥梁在交通与风荷载共同作用下的疲劳与可靠度分析，且这些研究都只能对安装了应变传感器的位置进行分析。在现有研究的基础上，本项申请拟结合计算机模拟技术和健康监测系统的测量数据，以实际桥梁为背景，分析了在多荷载作用下的大跨度桥梁疲劳关键点的疲劳损伤和可靠度。同时，作为利用结构健康监测技术进行结构健康状态评估的这一重要研究方向的有益实践，该研究将发展一系列方法用于评估桥梁的疲劳，以及通过考虑存在于结构的物理模型和计算机模拟中的不确定性用以评估疲劳的可靠。

世界各地建造了许多大跨悬索桥，其中有许多是位于台风多发地区的公铁两用桥，它们长期承受着火车、汽车与风荷载的共同作用。对钢桥而言，疲劳是一项工程师和业主共同关注的关键性安全指标。应力波动是产生疲劳现象的主要原因，应力幅值是结构疲劳主要参数，幅值估计的一个小偏差都有可能造成疲劳寿命估计的较大差异。但是，荷载和结构模型却不可避免存在大量的不确定性，使得传统的确定性方法评价疲劳损伤受到了许多质疑。目前，鲜有文献考虑多种随机荷载下评估大跨悬索桥的疲劳可靠度。另外，虽然许多大跨悬索桥都安装了健康监测系统，但是如何充分运用其进行准确的疲劳评估也仍然是一个大问题。本文通过结合计算机模拟技术和健康监测系统的测量数据，以香港青马大桥为例，分析了在多荷载作用下的大跨度悬索桥的疲劳和可靠度。同时，作为利用结构健康监测技术进行结构健康状态评估的这一重要研究方向的有益实践，该研究发展了一系列方法用于评估桥梁的疲劳，以及通过考虑存在于结构的物理模型和计算机模拟中的不确定性用以评估疲劳的可靠度。本项目执行情况良好。在本基金的资助下，直到现在，已经完成了6篇SCI期刊论文和6篇EI论文。