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伸縮縫是橋梁結(jié)構(gòu)縫隙中埋設(shè)的重要構(gòu)件, 實(shí)際工程中由于設(shè)計(jì)施工缺陷、管理維護(hù)不善及車輛超載加劇等情況, 使得伸縮縫發(fā)生損壞的情況較為嚴(yán)重, 因此迫切需要有效的方法對(duì)伸縮縫的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。
本項(xiàng)目采用橋梁梁端位移的變化規(guī)律表征橋梁伸縮縫的健康狀態(tài)。 基于溫度、車輛荷載以及主梁梁
端位移的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)研究主梁梁端位移與溫度、車輛荷載的相關(guān)性特征, 在此基礎(chǔ)上應(yīng)用統(tǒng)計(jì)過程控制圖方法研究“環(huán)境條件歸一化”的梁端位移異常預(yù)警方法, 實(shí)現(xiàn)伸縮縫服役性能的在線監(jiān)控與預(yù)警[23, 24]。

基本實(shí)施方案
① 主梁梁端位置設(shè)置縱向位移傳感器, 同時(shí),在主梁的跨中位置安裝溫度傳感器和加速度傳感器,用以監(jiān)測(cè)主梁的溫度和由于車輛荷載引起的主梁豎向加速度。
② 以10 min 為計(jì)算區(qū)間, 對(duì)傳感器獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 計(jì)算梁端縱向位移D、溫度T 和車輛荷載的代表值R。
③ 建立完好狀態(tài)下縱向位移和環(huán)境條件的相關(guān)模型: 選取橋梁運(yùn)營(yíng)初期n 天的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立溫度T 和梁端縱向位移D 之間的關(guān)系;消除溫度對(duì)縱向位移的影響, 選取參考溫度為Tr, 將位移原始測(cè)試值D “歸一化”至參考溫度Tr, 得到消除溫度影響的梁端縱向位移值D1; 建立D1 和車輛荷載代表值R的相關(guān)性模型, 然后選取車輛荷載的參考值為Rr, 將D1 “歸一化”至車輛荷載的參考值Rr, 得到消除車輛荷載影響的位移值D2。
④ 將步驟③計(jì)算的位移值D2取日平均值, 記為2D , 將其輸入均值控制圖, 調(diào)整控制圖的顯著性水平, 使得上述n 個(gè)樣本點(diǎn)全部落在控制圖的上、下控制線之內(nèi)。
⑤ 伸縮縫性能異常的智能診斷: 對(duì)未知狀態(tài)的m天監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù), 采用正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下的相關(guān)模型消除溫度和車輛荷載的影響, 在此基礎(chǔ)上得到m 個(gè)日平均位移值, 記為3D 。 保持步驟④確定的顯著性水平不變, 將2 D 和3 D 同時(shí)輸入均值控制圖, 此時(shí), 若所有n+m 個(gè)樣本仍全部位于上、下控制線內(nèi), 則說明伸縮縫狀態(tài)為正常, 若有樣本落在了控制線以外, 則說明伸縮縫性能異常。

數(shù)據(jù)分析



圖12 和13 給出了潤(rùn)揚(yáng)大橋懸索橋梁端位移與溫度、車輛荷載的相關(guān)性。分析結(jié)果表明, 運(yùn)用該方法可以較好地識(shí)別出梁端位移1.0%的異常變化。

信息來源
《橋梁健康監(jiān)測(cè)海量數(shù)據(jù)分析與評(píng)估——“結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)”研究進(jìn)展》
李愛群, 丁幼亮, 王浩, 郭彤
東南大學(xué)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)*重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 南京 210096

參考文獻(xiàn)
[23] Deng Y, Ding Y L, Li A Q. Structural condition assessment of long-span suspension bridges using long-term monitoring data. Earthquake Eng Eng Vib, 2010, 9(1): 123–131
[24] Ding Y L, Li A Q. Assessment of bridge expansion joints using long-term displacement measurement under changing environmental conditions. Front Architect Civil Eng China, 2011, 5(3): 374–380

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