高速铁路钢桁拱桥安全状态评估方法研究
发布时间：2022-07-29 20:18
大跨高速铁路桥梁是中国铁路网的控制性节点,钢桁拱桥结构以其刚度大、造型优美、跨越能力强等特点成为大跨径多线高速铁路桥梁的泛用桥型。桥梁结构在运营期间的长期行为与服役状态不但反映桥梁本身的安全性,亦涉及桥上列车的走行安全性与稳定性。本博士学位论文以京沪高速铁路重要的跨江通道—南京大胜关长江大桥为工程背景,结合信号处理方法、概率统计理论、有限元数值模拟、机器学习方法与运筹决策理论,系统研究了运营荷载（温度、车载）作用下的桥梁结构各部件的实时-长期行为特征、车—桥系统性能预警方法及桥梁结构服役状态评估方法。本文的主要研究工作和取得成果如下:（1）基于桥梁应变监测数据,分析评估了钢桁架等主要部件的车致应变特征参数运营期特征,开发一种新型自适应有限脉冲响应滤波器获得了多种桥梁构件的应变影响线和动力放大系数,并建立了各种构件应变影响线-温度之间及应变动力放大系数-车速之间的相关性模型。采用有限元数值模拟方法,通过非线性动力分析得到了高速列车作用下吊杆的横向动-静态位移与动力放大系数,研究评估了高速列车作用下的刚性吊杆动力响应特征。（2）基于桥梁监测数据与数值分析结果,评估了单列/多列高速列车作用下...
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究意义
1.2 国内外研究与应用现状
1.3 课题来源
1.4 主要研究内容
1.5 参考文献
第二章 高速铁路钢桁拱桥应变效应特征参数分析与评估
2.1 桥梁构件应变监测
2.2 车致应变特征参数提取方法
2.2.1 基于FIR滤波器的应变特征参数提取原理
2.2.2 桥梁各构件应变特征参数的自适应提取
2.3 桥梁构件车致应变特征参数长期特征分析
2.4 桥梁构件车致应变特征参数影响因素分析
2.4.1 车致应变影响线的温度效应
2.4.2 车致应变动力放大系数的车速效应
2.5 本章小结
2.6 参考文献
第三章 高速铁路钢桁拱桥刚性吊杆动力行为分析与评估
3.1 数值模拟与动力特性分析
3.1.1 南京大胜关长江大桥刚性吊杆参数
3.1.2 桥梁数值模拟与动力特性分析
3.2 拱桥吊杆-梁横向相关振动计算理论
3.3 高速列车作用下吊杆动力行为分析
3.3.1 列车荷载简化模型和加载工况
3.3.2 吊杆车致动力响应数值模拟
3.3.3 吊杆车致响应动力特征分析
3.4 本章小结
3.5 参考文献
第四章 高速铁路钢桁拱桥主梁车—桥振动性能预警与评估
4.1 桥梁主梁加速度响应监测
4.2 主梁车—桥振动性能特征
4.2.1 主梁车致振动加速度响应长期特征
4.2.2 多线桥列车行车工况在线识别
4.2.3 各单车工况作用下的速度-加速度相关特征
4.3 主梁车—桥振动性能安全预警方法
4.3.1 基于小波包分解法的车—桥振动中值线提取
4.3.2 基于区间估计理论的主梁振动预警阈值设定
4.4 本章小结
4.5 参考文献
第五章 高速铁路钢桁拱桥多线列车—主梁系统振动性能评估
5.1 桥梁概况与车–轨–桥耦合模型
5.2 车致响应模拟与多车加载工况
5.3 多车工况作用下列车—主梁系统振动性能
5.3.1 主梁振动分析
5.3.2 列车走行参数分析
5.4 本章小结
5.5 参考文献
第六章 高速铁路钢桁拱桥主梁挠度行为分析、预警与评估
6.1 桥梁主梁挠度监测
6.2 主梁挠度行为分析与预警方法
6.2.1 基于小波变换的温致挠度识别
6.2.2 结构温度场主成分分析
6.2.3 车—桥耦合数值模拟
6.2.4 基于t Location-Scale分布的车致挠度阈值建模
6.2.5 主梁挠度实时预警方法
6.3 主梁挠度行为分析与预警
6.3.1 主梁温致/车致挠度
6.3.2 结构温度场主成分及其与主梁温致挠度相关性
6.3.3 温度作用下的主梁几何变形分析
6.3.4 考虑温度变形的主梁车致挠度分析
6.3.5 主梁车致挠度统计分析及运营期主梁挠度预警
6.4 本章小结
6.5 参考文献
第七章 高速铁路钢桁拱桥纵向行为与梁端横向可靠性评估
7.1 结构纵向位移监测
7.2 基于纵向位移监测数据的结构特征分析
7.2.1 结构纵向位移时频特征
7.2.2 结构纵向位移长期特征
7.3 基于相对横向位移的梁端可靠性分析
7.3.1 相对横向位移计算与分析
7.3.2 相对横向位移作用下梁端伸缩装置力学特征
7.3.3 横向相对位移作用下梁端车—桥系统的可靠性与预警
7.4 本章小结
7.5 参考文献
第八章 基于健康监测的高速铁路钢桁拱桥RAMS综合评估
8.1 基于桥梁结构健康监测系统的RAMS评估框架
8.1.1 桥梁结构健康监测系统
8.1.2 RAMS评估框架
8.2 高速铁路钢桁拱桥结构RAMS状态单项评估
8.2.1 单项监测项目的失效概率、故障模式和维修策略
8.2.2 高速铁路钢桁拱桥结构RAMS状态单项评分方法
8.3 基于权重分析的高速铁路钢桁拱桥综合评价
8.3.1 单项项目权重分析
8.3.2 桥梁结构综合评价
8.4 本章小结
8.5 参考文献
第九章 总结与展望
9.1 研究总结
9.2 研究展望
致谢
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]大跨多线高速铁路钢桁拱桥车——桥振动安全预警研究[J]. 赵瀚玮,丁幼亮,李爱群,王蔓亚,刘华,岳青. 中国铁道科学. 2018(02)
[2]基于谱系聚类分析的桥梁结构模态参数自动化识别方法研究[J]. 徐健,周志祥,唐亮,冉杰,何杰. 振动与冲击. 2017(11)
[3]基于Hermite插值的简化风场模拟[J]. 陶天友,王浩. 工程力学. 2017(03)
[4]大型公铁两用斜拉桥健康监测数据的时域峰值统计及频域融合处理[J]. 施洲,蒲黔辉,岳青,张同刚. 中国铁道科学. 2017(02)
[5]高速铁路常用跨简支箱梁运营性能检定[J]. 姚京川. 中国铁道科学. 2017(02)
[6]高速铁路CRTS Ⅲ型轨道结构RAMS研究[J]. 刘海涛,王继军,贾宝红,王梦,刘伟斌. 铁道建筑. 2017(01)
[7]基于健康监测的高铁大型桥梁运营性能评定[J]. 施洲,蒲黔辉,岳青. 铁道工程学报. 2017(01)
[8]高速铁路温度场作用下桥上无缝道岔与桥梁相互作用研究[J]. 孙加林. 中国铁道科学. 2017(01)
[9]六塔公铁两用斜拉桥钢桁梁温度场的长期监测与分析[J]. 王蔓亚,丁幼亮,赵瀚玮,岳青,吴来义. 铁道建筑. 2016(12)
[10]公铁两用斜拉桥竖向动力特性长期监测分析[J]. 赵瀚玮,丁幼亮,李爱群,岳青,吴来义. 铁道建筑. 2016(11)
博士论文
[1]高速铁路大型桥梁结构健康监测与状态评估研究[D]. 魏召兰.西南交通大学 2012
本文编号：3667117
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究意义
1.2 国内外研究与应用现状
1.3 课题来源
1.4 主要研究内容
1.5 参考文献
第二章 高速铁路钢桁拱桥应变效应特征参数分析与评估
2.1 桥梁构件应变监测
2.2 车致应变特征参数提取方法
2.2.1 基于FIR滤波器的应变特征参数提取原理
2.2.2 桥梁各构件应变特征参数的自适应提取
2.3 桥梁构件车致应变特征参数长期特征分析
2.4 桥梁构件车致应变特征参数影响因素分析
2.4.1 车致应变影响线的温度效应
2.4.2 车致应变动力放大系数的车速效应
2.5 本章小结
2.6 参考文献
第三章 高速铁路钢桁拱桥刚性吊杆动力行为分析与评估
3.1 数值模拟与动力特性分析
3.1.1 南京大胜关长江大桥刚性吊杆参数
3.1.2 桥梁数值模拟与动力特性分析
3.2 拱桥吊杆-梁横向相关振动计算理论
3.3 高速列车作用下吊杆动力行为分析
3.3.1 列车荷载简化模型和加载工况
3.3.2 吊杆车致动力响应数值模拟
3.3.3 吊杆车致响应动力特征分析
3.4 本章小结
3.5 参考文献
第四章 高速铁路钢桁拱桥主梁车—桥振动性能预警与评估
4.1 桥梁主梁加速度响应监测
4.2 主梁车—桥振动性能特征
4.2.1 主梁车致振动加速度响应长期特征
4.2.2 多线桥列车行车工况在线识别
4.2.3 各单车工况作用下的速度-加速度相关特征
4.3 主梁车—桥振动性能安全预警方法
4.3.1 基于小波包分解法的车—桥振动中值线提取
4.3.2 基于区间估计理论的主梁振动预警阈值设定
4.4 本章小结
4.5 参考文献
第五章 高速铁路钢桁拱桥多线列车—主梁系统振动性能评估
5.1 桥梁概况与车–轨–桥耦合模型
5.2 车致响应模拟与多车加载工况
5.3 多车工况作用下列车—主梁系统振动性能
5.3.1 主梁振动分析
5.3.2 列车走行参数分析
5.4 本章小结
5.5 参考文献
第六章 高速铁路钢桁拱桥主梁挠度行为分析、预警与评估
6.1 桥梁主梁挠度监测
6.2 主梁挠度行为分析与预警方法
6.2.1 基于小波变换的温致挠度识别
6.2.2 结构温度场主成分分析
6.2.3 车—桥耦合数值模拟
6.2.4 基于t Location-Scale分布的车致挠度阈值建模
6.2.5 主梁挠度实时预警方法
6.3 主梁挠度行为分析与预警
6.3.1 主梁温致/车致挠度
6.3.2 结构温度场主成分及其与主梁温致挠度相关性
6.3.3 温度作用下的主梁几何变形分析
6.3.4 考虑温度变形的主梁车致挠度分析
6.3.5 主梁车致挠度统计分析及运营期主梁挠度预警
6.4 本章小结
6.5 参考文献
第七章 高速铁路钢桁拱桥纵向行为与梁端横向可靠性评估
7.1 结构纵向位移监测
7.2 基于纵向位移监测数据的结构特征分析
7.2.1 结构纵向位移时频特征
7.2.2 结构纵向位移长期特征
7.3 基于相对横向位移的梁端可靠性分析
7.3.1 相对横向位移计算与分析
7.3.2 相对横向位移作用下梁端伸缩装置力学特征
7.3.3 横向相对位移作用下梁端车—桥系统的可靠性与预警
7.4 本章小结
7.5 参考文献
第八章 基于健康监测的高速铁路钢桁拱桥RAMS综合评估
8.1 基于桥梁结构健康监测系统的RAMS评估框架
8.1.1 桥梁结构健康监测系统
8.1.2 RAMS评估框架
8.2 高速铁路钢桁拱桥结构RAMS状态单项评估
8.2.1 单项监测项目的失效概率、故障模式和维修策略
8.2.2 高速铁路钢桁拱桥结构RAMS状态单项评分方法
8.3 基于权重分析的高速铁路钢桁拱桥综合评价
8.3.1 单项项目权重分析
8.3.2 桥梁结构综合评价
8.4 本章小结
8.5 参考文献
第九章 总结与展望
9.1 研究总结
9.2 研究展望
致谢
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]大跨多线高速铁路钢桁拱桥车——桥振动安全预警研究[J]. 赵瀚玮,丁幼亮,李爱群,王蔓亚,刘华,岳青. 中国铁道科学. 2018(02)
[2]基于谱系聚类分析的桥梁结构模态参数自动化识别方法研究[J]. 徐健,周志祥,唐亮,冉杰,何杰. 振动与冲击. 2017(11)
[3]基于Hermite插值的简化风场模拟[J]. 陶天友,王浩. 工程力学. 2017(03)
[4]大型公铁两用斜拉桥健康监测数据的时域峰值统计及频域融合处理[J]. 施洲,蒲黔辉,岳青,张同刚. 中国铁道科学. 2017(02)
[5]高速铁路常用跨简支箱梁运营性能检定[J]. 姚京川. 中国铁道科学. 2017(02)
[6]高速铁路CRTS Ⅲ型轨道结构RAMS研究[J]. 刘海涛,王继军,贾宝红,王梦,刘伟斌. 铁道建筑. 2017(01)
[7]基于健康监测的高铁大型桥梁运营性能评定[J]. 施洲,蒲黔辉,岳青. 铁道工程学报. 2017(01)
[8]高速铁路温度场作用下桥上无缝道岔与桥梁相互作用研究[J]. 孙加林. 中国铁道科学. 2017(01)
[9]六塔公铁两用斜拉桥钢桁梁温度场的长期监测与分析[J]. 王蔓亚,丁幼亮,赵瀚玮,岳青,吴来义. 铁道建筑. 2016(12)
[10]公铁两用斜拉桥竖向动力特性长期监测分析[J]. 赵瀚玮,丁幼亮,李爱群,岳青,吴来义. 铁道建筑. 2016(11)
博士论文
[1]高速铁路大型桥梁结构健康监测与状态评估研究[D]. 魏召兰.西南交通大学 2012
本文编号：3667117
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3667117.html
