基于运营状态的混凝土桥梁结构鉴定评价的关键问题研究

目前广泛应用于桥梁结构鉴定评价的荷载试验技术存在以下不足：（1）需要封路中断交通；（2）检测过程脱离桥梁的实际工作环境。桥梁结构的工作状态，主要决定于桥梁结构自身的健康状况和实际运营荷载条件。无论是桥梁的安全评价，还是使用寿命预测，脱离实际运营荷载条件都是不切实际的。脱离了实际运营荷载条件也难以对加固或限载做出科学决策。而实际荷载条件的随机特性及其对结构产生的疲劳效应，又很难通过人为设计的试验荷载给予准确模拟，只有基于实际运营状态对桥梁结构的评价才能反映真实状况。本课题将对基于实际运营状态的混凝土桥梁鉴定评价相关的关键技术问题进行探讨。（1）运营状态下实测结构响应信号的处理方法；（2）基于运营条件下结构响应，对桥梁工作状态进行判定的方法；（3）基于桥梁工作状态的疲劳分析和寿命预测的方法。目标是研究基于实际运营状态的混凝土桥梁检测与评价方法，克服现有方法中断交通和脱离实际运营条件的两大缺点。

桥梁结构的工作状态，主要决定于桥梁结构自身的健康状况和实际运营荷载条件。无论是桥梁的安全评价，还是使用寿命预测，脱离实际运营荷载条件都是不切实际的。只有基于实际运营状态对桥梁结构的评价才能反映真实状况。本课题研究方向是有关基于实际运营响应实现对桥梁工作状态评价的理论与方法。具体内容包括（1）运营状态的桥梁监测数据受车辆、温度等因素的影响规律、特点，以及以挖掘提炼评价结构状态信息为目标的信号处理分析；研究了采用经验模态分解法(EMD)分离车辆荷载的方法；研究了温度影响下索桥响应的变异性；建立了与温度无关的标准响应统计分析模型；（2）基于实际桥梁监测和检测数据，研究了悬索桥局部荷载识别，曲线连续梁的温度变形与整体失稳破坏的机理；通过试验对预应力混凝土梁的预应力识别和抗震等力学性能评价进行了研究；通过整桥模型试验，对悬索桥的损伤识别进行了试验研究，采用的神经网络策使大型桥梁的损伤识别向实际应用条件更进一步；（3）针对拉索、吊杆等局部构件疲劳寿命短的问题，结合中下承式拱桥结构进行了数值模拟分析。考虑路面不平度，采用三维多自由度车辆模型，对吊杆系统的实际工作状态进行车桥耦合模拟。研究了匀速和变速车辆对吊杆的冲击效应，进一步证实了运营状态下短吊杆受到的冲击效应最大。研究了匀速和变速车辆对吊杆产生的轴向和弯曲作用，阐明了运营状态下吊杆截面存在显著地不均匀分布的交变应力，从而导致吊杆，尤其是短吊杆的疲劳寿命显著偏低。提出了通过增大短吊杆局部柔度的设计方法，以改善短吊杆受力条件，提高其疲劳寿命。