桥梁结构健康监测系统对服役结构的工作状态进行实时监测,获得桥梁在运营状态下的结构真实响应,以此进行桥梁结构安全可靠性评估,为确保大跨桥梁的安全运营、实施经济合理的检修计划提供决策方案。本文以润扬长江北汊斜拉桥为工程背景,主要研究斜拉桥主梁的内力分布和内力变化幅度,形成内力包络图,确定结构中的高应力区和易发生疲劳损伤部位,为局部应变传感器优化布置提供依据。本文共分为七章: 第一章概括了桥梁结构健康监测系统的发展历史及现状,介绍了其四个组成部分及工作流程,指出传感器的合理布置是保证测量数据质量的首要问题;提出充分了解结构在最不利荷载作用下的内力分布、内力变化幅度,是确定桥梁结构的高应力区、反复应力作用区以及易发生疲劳损伤的部位,确定局部应变传感器布置的基础。第二章从理论上探讨结构疲劳破坏的原因,结构承受循环应力是影响结构抗疲劳能力的主要因素。因而基于结构内力包络图进行局部应变传感器优化布置可以确保桥梁疲劳状况的真实信息。第三章利用功的互等定理,推导梁板结构内力影响面的计算公式,这一方法把影响面的计算转化为结构挠曲面的计算,大大降低了高次超静定及复杂桥梁结构内力影响值的计算量。与传统的基于横向分布理论的影响线计算结果进行比较,影响面计算更符合桥梁结构的空间特性。第四章应用大型有限元计算软件ANSYS,建立润扬长江北汊斜拉桥完整、详尽的三维有限元模型。所建模型着重于结构刚度、质量和边界条件的模拟,可以准确地描述桥梁整体变形及各承重构件的内力分布。第五章对润扬斜拉桥进行恒载和车辆活载作用下的静力分析。斜拉桥在恒载和拉索索力共同作用下形成初始平衡状态,这一状态是进行活载计算的初始位置。斜拉桥的活载计算,首先计算各指定位置的内力影响面;再采用动态规划法对影响面进行车辆荷载的加载计算,确定斜拉桥的最不利车辆加载位置,求出各位置处的内力最大、最小值,绘制结构内力包络图,指出局部应变传感器的重点监测部位。第六章对斜拉桥有限元模型加载计算,将计算结果与成桥静载试验测量的数据进行比较,验证斜拉桥有限元模型。第七章总结本文的研究工作,并对下一步的研究工作提出设想。