本文關(guān)鍵詞：基于廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)群的橋梁健康監(jiān)測與安全預(yù)警集成系統(tǒng)研究

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【摘要】：橋梁工程在國家建設(shè)和人民生活中具有至關(guān)重要的作用,近年來,我國橋梁建設(shè)事業(yè)有了飛躍性的發(fā)展,迄今依然保持著這種趨勢。在飛速發(fā)展的橋梁建設(shè)事業(yè)中,橋梁建設(shè)過程和后期運(yùn)營安全性便成為橋梁學(xué)者和管理者們所關(guān)注的話題,得益于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展,如今對新建或在役橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計安裝結(jié)合多學(xué)科、多組織、多功能于一體的完整橋梁結(jié)構(gòu)在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)較為成熟。本文以廈門BRT在役橋梁結(jié)構(gòu)群為研究對象,建立一套適合類似廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)的多種傳感器、多測站、滿足相關(guān)數(shù)據(jù)采集要求的設(shè)備、多級計算機(jī)分析處理和健康評估為一體的完整的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)的最終目的是要實現(xiàn)對橋梁健康狀況進(jìn)行在線實時監(jiān)測并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,對出現(xiàn)損傷的橋梁結(jié)構(gòu)能夠及時預(yù)警報警,從而實現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營的目標(biāo)。本論文主要內(nèi)容和結(jié)論有:(1)閱讀國內(nèi)外關(guān)于橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測相關(guān)資料,了解橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀,從橋梁健康監(jiān)測的概念出發(fā),以橋梁健康監(jiān)測的目的及意義為契機(jī),介紹了橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的建立對于保障交通安全出行和結(jié)構(gòu)整體運(yùn)營性能良好的重要性,闡明了橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的組成及功能。(2)根據(jù)本文所研究的對象廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計特點,健康監(jiān)測系統(tǒng)建立所需要的相關(guān)參數(shù),介紹了適合該類型橋梁結(jié)構(gòu)檢測的內(nèi)容及傳感器類型的選擇,此外,還對本文研究健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計所主要采用的光纖光柵(FBG)傳感器及GPS技術(shù)在橋梁健康監(jiān)測中的應(yīng)用進(jìn)行研究。(3)從橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計為出發(fā)點,對廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的內(nèi)容、監(jiān)測項目及所要使用的傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)計原則和對橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)警損傷識別方法進(jìn)行研究。(4)根據(jù)廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)特點,提出了廈門BRT橋梁的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計的總體方案,從系統(tǒng)建立時應(yīng)遵循的基本原則、系統(tǒng)的基本構(gòu)成、健康監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具備的功能、基本監(jiān)測項目的確定、系統(tǒng)所要采用傳感器的選擇等方面展開研究,確定了廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的主要監(jiān)測項目、內(nèi)容,所要采用的傳感器及傳感器優(yōu)化布設(shè)應(yīng)遵循的原則,同時也對適合其橋梁結(jié)構(gòu)的損傷預(yù)警、識別方法進(jìn)行了總結(jié),為廈門BRT橋梁的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計提供基本技術(shù)支撐。(5)研究了適合廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)特點的滿足傳感器布置要求的6類普通測點的優(yōu)化布置以及5種振動、應(yīng)變測點優(yōu)化布置方法(熱點應(yīng)力法、MAC矩陣法、模態(tài)應(yīng)變能法、廣義應(yīng)變能密度法、遺傳算法)。采用模態(tài)應(yīng)變能法、廣義應(yīng)變能密度法及熱點應(yīng)力法對橋梁結(jié)構(gòu)群中3座具有代表性的橋梁進(jìn)行振動、應(yīng)變測點的優(yōu)化研究,得到以達(dá)到最佳性價比的振動、應(yīng)變測點的優(yōu)化布設(shè)位置。(6)根據(jù)廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)以及原有高架橋車站的設(shè)置特點,研究得到了可以在每兩座橋梁處設(shè)置一個數(shù)據(jù)采集站、原有車站處設(shè)上一級監(jiān)測站的“小集中分散”設(shè)站優(yōu)化原則,還給出了健康監(jiān)測系統(tǒng)建成以后的數(shù)據(jù)采集優(yōu)化方案。(7)以廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)為對象,研究提出了一種從傳感器的布置、測站設(shè)置、數(shù)據(jù)采集優(yōu)化、數(shù)據(jù)傳輸?shù)染C合完整健康監(jiān)測系統(tǒng)的具體實施方案,同時提出了適合該類橋梁結(jié)構(gòu)健康狀況評估的模型與應(yīng)用方法,初步確定了一座橋梁部分監(jiān)測項目的參考預(yù)警值,為橋梁健康狀況實現(xiàn)預(yù)警預(yù)報。
【關(guān)鍵詞】：橋梁結(jié)構(gòu) 健康監(jiān)測 廈門BRT GPS 光纖光柵 監(jiān)測系統(tǒng) 傳感器
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U446
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1.緒論10-21
• 1.1 橋梁健康監(jiān)測的概念10-11
• 1.2 橋梁健康監(jiān)測的目的及意義11-14
• 1.3 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的組成14-16
• 1.4 橋梁健康監(jiān)測技術(shù)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.5 本文的主要工作19
• 1.6 本章小結(jié)19-21
• 2.廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)群的特點及其傳感測試技術(shù)21-34
• 2.1 廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)群的特點21-28
• 2.1.1 廈門BRT橋梁工程概述21
• 2.1.2 橋梁工程主要設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和原則21-23
• 2.1.3 橋梁設(shè)計荷載23
• 2.1.4 橋梁梁型斷面和結(jié)構(gòu)體系23-28
• 2.2 橋梁結(jié)構(gòu)的檢測內(nèi)容和方法28-29
• 2.2.1 橋梁結(jié)構(gòu)檢測的內(nèi)容28
• 2.2.2 常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)檢測方法28-29
• 2.3 光纖光柵（FBG）傳感器和GPS在橋梁健康監(jiān)測中的應(yīng)用29-33
• 2.3.1 光纖光柵（FBG）傳感器在橋梁健康監(jiān)測中的應(yīng)用29-31
• 2.3.2 GPS技術(shù)在橋梁健康監(jiān)測中的應(yīng)用31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 3.橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計34-44
• 3.1 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建34
• 3.2 橋梁健康監(jiān)測的內(nèi)容及主要設(shè)備34-36
• 3.3 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與傳輸36-37
• 3.4 橋梁結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警、識別37-43
• 3.4.1 橋梁結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警—小波包能量譜法37-39
• 3.4.2 頻率損傷識別法39-40
• 3.4.3 模態(tài)應(yīng)變能損傷識別法40-41
• 3.4.4 振型損傷識別法41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 4.廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)群健康監(jiān)測系統(tǒng)的方案設(shè)計44-70
• 4.1 系統(tǒng)的設(shè)計原則與基本構(gòu)成44-45
• 4.2 健康監(jiān)測系統(tǒng)的功能45-46
• 4.3 BRT橋梁結(jié)構(gòu)群中典型橋梁的結(jié)構(gòu)受力分析46-51
• 4.3.1 30+45+30m的鋼箱梁彎橋46-48
• 4.3.2 4×30m混凝土連續(xù)剛構(gòu)梁橋48-50
• 4.3.3 35+55+35m變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋50-51
• 4.4 健康監(jiān)測系統(tǒng)的內(nèi)容與實施51-53
• 4.4.1 主梁線形、基礎(chǔ)沉降、支座位移監(jiān)測52
• 4.4.2 結(jié)構(gòu)振動監(jiān)測52-53
• 4.4.3 環(huán)境（溫度、風(fēng)速風(fēng)向）監(jiān)測53
• 4.5 健康監(jiān)測系統(tǒng)的具體實施方案53-66
• 4.5.1 普通測點的優(yōu)化布置54
• 4.5.2 振動、應(yīng)變測點的優(yōu)化布置54-62
• 4.5.3 廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)群健康監(jiān)測傳感器布置62-64
• 4.5.4 測站設(shè)置、數(shù)據(jù)采集優(yōu)化64-66
• 4.6 橋梁健康狀態(tài)評估66-68
• 4.7 本章小結(jié)68-70
• 5.結(jié)論與展望70-72
• 5.1 結(jié)論70-71
• 5.2 展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：739235