發(fā)布時間：2016-09-27 09:07

  本文關鍵詞：基于光纖光柵傳感器的橋梁撓度檢測與監(jiān)測，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中南大學》 2007年

基于光纖光柵傳感器的橋梁撓度檢測與監(jiān)測

徐輝  

【摘要】： 由于橋梁在外荷載作用下的變形是結構剛度的反映,荷載與環(huán)境的作用、結構材料的變異都可以通過撓度的變化表現(xiàn)出來,是橋梁健康狀態(tài)最直觀、有效的表現(xiàn)形式之一,所以對橋梁的撓度測試具有重要意義。 鑒于運營橋梁對交通的要求和所處的惡劣環(huán)境,本文采用光纖光柵(FBG)傳感器對橋梁的應變、溫度進行測試和在線監(jiān)測。通過測試截面的應變,提出了基于平均曲率分段擬合橋梁撓曲線和分跨最小二乘擬合橋梁撓曲線兩種測試方法,并通過數(shù)值模擬和實驗梁進行了驗證,具有較高的精度。本文的主要工作和結論包括: 1.詳細闡述FBG傳感器的基本原理和應變、溫度傳感特性。溫度補償是FBG傳感器應用中的關鍵問題,并提出了一種溫度自補償傳感器裝置。 2.提出了基于平均曲率分段擬合橋梁撓曲線測試方法的原理、算法,推導了相應的公式,以及軟件的編寫,并通過實驗梁進行了實驗驗證。 3.提出了采用分跨最小二乘法擬合橋梁撓曲線測試方法的原理、算法,推導了相應的公式,同樣利用LabVIEW編寫了相應軟件,并通過數(shù)值模擬和實驗梁進行了驗證,表明其具有很高的精度。 4.運營中混凝土橋梁撓度的影響因素很多,撓度的長期監(jiān)測結果包括荷載引起的彈性變形、混凝土收縮徐變變形、溫度變形及自身體積變形。論文最后就運營中的混凝土橋梁如何考慮這些因素對撓度測試的影響作了初步探討,為橋梁撓度的長期監(jiān)測奠定了基礎,并且建議了一種監(jiān)測徐變變形的方法。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：U446
【目錄】：

摘要3-4

ABSTRACT4-8

第一章 緒論8-14

1.1 研究背景及意義8-11

1.2 撓度測試國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13

1.3 論文的主要工作13-14

第二章 光纖光柵傳感基本原理14-27

2.1 引言14-16

2.2 光纖光柵傳感器在土木工程健康監(jiān)測的應用16-17

2.3 光纖布拉格光柵傳感器原理17-25

2.3.1 均勻軸向應力下的光纖光柵傳感特性分析18-19

2.3.2 均勻橫向應力下的光纖光柵傳感特性分析19-20

2.3.3 光纖Bragg光柵溫度傳感特性20-21

2.3.4 光纖Bragg光柵應變、溫度測量的交叉敏感21-25

2.4 光纖光柵傳感網(wǎng)絡25-26

2.5 本章小結26-27

第三章 基于平均曲率分段擬合撓曲線27-36

3.1 引言27

3.2 梁撓曲線、撓度和曲率的關系27-28

3.3 基于平均曲率撓曲線測試原理28-31

3.3.1 單元分析29-30

3.3.2 區(qū)段分析30-31

3.3.3 結構分析31

3.4 采用LABVIEW編寫測試軟件31-33

3.5 簡支梁四點彎曲實驗驗證33-34

3.6 結論34-36

第四章 采用最小二乘分跨擬合撓曲線36-58

4.1 引言36

4.2 最小二乘曲線擬合原理36-37

4.2 最小二乘和奇異值分解37-38

4.3 分跨撓曲線擬合方法原理38-39

4.4 數(shù)值模擬驗證39-49

4.4.1 簡支梁受跨中集中荷載40-41

4.4.2 簡支梁受3/4跨集中荷載41-42

4.4.3 簡支梁受均布荷載42-43

4.4.4 簡支梁受車道荷載43-45

4.4.5 連續(xù)梁受集中荷載45-46

4.4.6 連續(xù)梁受均布荷載46-47

4.4.7 連續(xù)梁受車道荷載(考慮支座沉降)47-49

4.5 實驗驗證49-56

4.5.1 簡支梁跨中加載50-54

4.5.2 簡支梁1/4跨加載54-56

4.6 結論56-58

第五章 混凝土橋梁撓度長期監(jiān)測影響因素初步探討58-66

5.1 引言58-59

5.2 混凝土的收縮徐變59-61

5.2.1 混凝土收縮的原因及機理60

5.2.2 混凝土徐變的原因和機理60

5.2.3 影響混凝土收縮與徐變的因素60-61

5.3 收縮徐變對橋梁撓度的影響61-63

5.4 無應力應變與徐變應變分離63-65

5.5 結論65-66

第六章 結論與展望66-68

6.1 主要工作和結論66-67

6.2 展望67-68

參考文獻68-72

致謝72-73

學習期間發(fā)表的論文及參加的科研項目73

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【引證文獻】

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本文編號：124293