【摘 要】
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大跨径桥梁结构在服役过程中极易受到风荷载、交通荷载以及地震荷载等环境激励的影响而产生变形甚至损坏桥梁结构,所以为了保障桥梁的安全与稳定,亟需采用合理有效的监测技术对现役桥梁在环境荷载作用下的动态变形进行监测。本文采用RTK-GNSS和加速度计联合监测桥梁结构,获取其在环境荷载激励作用下的动态响应信息。主要研究工作和创新点包含以下几点:(1)提出一种基于小波包分解(WPD)和集合经验模态分解技术(E
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大跨径桥梁结构在服役过程中极易受到风荷载、交通荷载以及地震荷载等环境激励的影响而产生变形甚至损坏桥梁结构,所以为了保障桥梁的安全与稳定,亟需采用合理有效的监测技术对现役桥梁在环境荷载作用下的动态变形进行监测。本文采用RTK-GNSS和加速度计联合监测桥梁结构,获取其在环境荷载激励作用下的动态响应信息。主要研究工作和创新点包含以下几点:(1)提出一种基于小波包分解(WPD)和集合经验模态分解技术(EEMD)的联合滤波方法(WPDEEMD),并通过仿真信号验证其有效性和实用性。以均方根值(RMS)和信噪比(SNR)作为评价信号降噪效果的两个指标。结果表明该方法能有效削弱信号中的高斯白噪声,其均方根值由原来的1.3484降至0.6610,信噪比由原来的10变为13.9756。(2)采用RTK-GNSS技术监测天津富民桥在环境荷载激励作用下的动态位移信息。使用WPDEEMD方法处理实测数据,结果表明该方法可有效的抑制RTK-GNSS多路径效应误差。采用滑动平均滤波方法(MAF)进一步处理降噪后的实测数据,削弱监测过程中出现的随机误差。最终成功识别到了富民桥的动态位移及其模态频率,与有限元模型得到的频率一致。(3)采用集成RTK-GNSS和加速度计技术监测天津永和桥在环境荷载激励下的动态响应信息,识别到了桥梁结构动态位移以及振动加速度。采用加速度频域积分算法将加速度信号进行积分重构获取相应的桥梁结构位移信息,与由RTK-GNSS监测所得的位移信息基本吻合,证实了频域积分算法能够避免积分趋势项。同时,加速度计监测技术也验证了RTK-GNSS监测技术的准确性。(4)采用快速傅里叶变换,随机减量算法和ITD算法对RTK-GNSS监测数据和加速度计监测数据分别进行模态参数识别,成功识别到桥梁结构在环境荷载激励作用下的模态频率。(5)为了与实测结果对比,建立了永和桥的有限元模型,得到其前八阶自振频率。结果表明,RTK-GNSS监测数据和加速度计监测数据得到的结论基本一致,两者差值比不到1%;有限元模型得到的自振频率与加速度计监测数据得到的自振频率也比较吻合,差值比均不超过5%。
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