基于钢管混凝土拱桥长期监测的研究

论文摘要

随着近年来传感器技术、数据传输技术、计算机软件硬件技术、信号分析等的迅速发展,人们已经这些技术发展到对各类桥梁进行实时的监测。因此,我们已经可以应用现代传感通讯技术对桥梁在各种环境、荷载等因素作用下进行结构响应的分析,从而判断桥梁结构的损伤位置、损伤程度,并且评估损伤结果,为桥梁维护加固提供可靠的依据。这也就成为了桥梁领域很有价值的课题。本论文以钢管混凝土拱桥潮白河大桥为研究对象,建立有限元模型,从动静载试验的角度给出监测结论,并提供出一套长期监测软硬件设施和操作性较强的桥梁长期监测技术流程,并随着实测数据的积累,完善相应的预警和状态评估技术,确保该桥梁的安全运营,为其他各类桥梁的长期监测提供很好的基础。本论文主要研究内容包括:首先,总结国内外大型桥梁在长期监测方面的研究现状以及发展动向。其次,对潮白河大桥监测系统进行了概述,从硬件设施上认识了潮白河大桥的监测系统。同时对该桥人为的进行了外观检测,并提出一套桥梁单元识别系统。第三,建立有限元模型,分析其恒载活载等效应,并给出主要的监测部位进行静载加载试验,给出试验结果并对比有限元模型分析结果,给出试验结论。第四,阐述动载试验内容及目的,并给出试验方法,设置合理的试验工况,得到动载试验结果进行分析,并且通过试验结果对潮白河大桥进行动力特性实测分析和动挠度的分析。最后,简要介绍健桥之星监测系统软件,给出长期监测系统的逻辑结构,并对该系统软件的主要模块进行简单介绍。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.3.1 工程背景
• 1.3.2 本文主要研究内容
• 第2章 潮白河大桥监测系统组成及外观检测
• 2.1 系统概述
• 2.1.1 传感器系统
• 2.1.2 信息采集系统
• 2.1.3 行走廊道
• 2.2 外观检测
• 2.2.1 定期检测
• 2.2.2 特殊检查
• 2.3 检查结论和养护建议
• 2.4 桥梁单元识别系统
• 2.5 本章小结
• 第3章 潮白河大桥有限元模型建立及静力监测分析
• 3.1 有限元模型的建立
• 3.2 恒载效应
• 3.3 车辆活载效应
• 3.4 模态分析
• 3.5 工况设计
• 3.6 静载加载试验监测
• 3.6.1 桥面位移测点布置
• 3.6.2 位移监测
• 3.6.3 吊杆伸长监测
• 3.6.4 应力监测
• 3.6.5 监测数据分析与主拱弹模修正
• 3.7 本章小结
• 第4章 潮白河大桥动力荷载试验及动力特性分析
• 4.1 动力试验目的和内容
• 4.1.1 结构脉动试验
• 4.1.2 桥梁结构强迫振动试验
• 4.2 动力试验工况设置
• 4.2.1 跳车试验
• 4.2.2 跑车试验
• 4.2.3 脉动试验
• 4.2.4 动力试验测点布置
• 4.3 试验结果与分析
• 4.4 动力特性实测分析
• 4.5 动挠度试验结果分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 健桥之星监测系统软件介绍
• 5.1 总体设计目标
• 5.2 系统主要特点
• 5.2.1 完备的基础数据
• 5.2.2 海量存储采集数据的优化存储和备份存档
• 5.2.3 丰富的可扩充的监测算法库
• 5.2.4 有限元模型的3D 显示
• 5.2.5 精心设计方便操作的用户界面
• 5.3 系统逻辑结构
• 5.4 主要功能模块
• 5.5 系统主监控页面功能操作
• 5.6 系统管理模块
• 5.6.1 传感器
• 5.6.2 数据采集设备
• 5.6.3 通道与传感器－匹配连接
• 5.7 实时监测模块
• 5.7.1 Micron 存储策略与参数设置
• 5.7.2 连接到 Micron 数采服务器
• 5.7.3 执行 Micron 自动存储单一时段／任务计划
• 5.7.4 连接 Micron sm125
• 5.7.5 开始／停止－接收数据
• 5.7.6 修改峰值探测参数
• 5.8 数据管理模块
• 5.8.1 光纤光栅传感器－历史采集数据
• 5.8.2 光纤光栅传感器－计算数据
• 5.8.3 光纤光栅传感器－时程曲线
• 5.8.4 光纤光栅传感器－平面分布图
• 5.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢