基于分布式長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變傳感的橋梁動(dòng)態(tài)性能監(jiān)測(cè)和損傷識(shí)方法研究.pdf

1、本文主要研究了移動(dòng)車輛荷載下基于分布式應(yīng)變傳感技術(shù)的橋梁動(dòng)態(tài)性能監(jiān)測(cè)和損傷識(shí)別方法。移動(dòng)車輛荷載通過橋梁時(shí)，車和橋的往往是相互作用，同時(shí)還要考慮路面不同和車輛的不同參數(shù)（車速、車重和車軸數(shù)等）的影響;分布式長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變傳感技術(shù)利用了光纖光柵傳感器實(shí)現(xiàn)了區(qū)域傳感，可用于大型土木結(jié)構(gòu)尤其是橋梁結(jié)構(gòu)的局部損傷監(jiān)測(cè)，分布式長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變傳感技術(shù)既克服了傳統(tǒng)“點(diǎn)”式傳感過于局部的缺點(diǎn)，同時(shí)克服了傳統(tǒng)位移傳感和加速度傳感過于宏觀的缺點(diǎn)，集結(jié)構(gòu)的局部信息和

2、整體信息于一體，且具備了動(dòng)靜態(tài)測(cè)試的特點(diǎn)。本文將兩者特點(diǎn)結(jié)合，移動(dòng)車輛荷載下基于分布式長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變傳感技術(shù)的橋梁損傷識(shí)別方法和動(dòng)態(tài)性能監(jiān)測(cè)是本文研究的主要內(nèi)容。
　　通過查閱大量文獻(xiàn)，分別對(duì)移動(dòng)車輛荷載橋梁損傷識(shí)別的方法研究現(xiàn)狀;基于信號(hào)處理的移動(dòng)荷載下橋梁損傷識(shí)別研究和光纖光柵傳感技術(shù)在橋梁損傷識(shí)別中應(yīng)用做了調(diào)研。通過廣泛調(diào)研和學(xué)習(xí)后，本文重點(diǎn)研究了移動(dòng)車輛荷載下分布式長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變傳感技術(shù)下的橋梁損傷識(shí)別和動(dòng)態(tài)性能監(jiān)測(cè)的方法。本文的

3、主要研究?jī)?nèi)容有:
　　(1)設(shè)計(jì)并建立了1∶10的車橋耦合損傷識(shí)別試驗(yàn)平臺(tái)。
　　為了能在實(shí)驗(yàn)室模擬車橋耦合相互作用，按照動(dòng)力相似比理論設(shè)計(jì)了橋梁和車輛的縮尺模型;在模型的建造過程中計(jì)算了模型橋的各個(gè)參數(shù)的比例尺;詳細(xì)介紹了整個(gè)模型試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的重要細(xì)節(jié)及注意事項(xiàng)，為以后相關(guān)的模型試驗(yàn)提供借鑒。
　　(2)提出了移動(dòng)車輛荷載下基于分布式長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變影響包絡(luò)線的橋梁損傷識(shí)別方法。
　　本文研究了車輛通過橋梁時(shí)橋梁的應(yīng)

4、變影響線變化規(guī)律，將應(yīng)變影響線和分布式長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變傳感技術(shù)相結(jié)合提出了移動(dòng)荷載下基于分布式長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變影響包絡(luò)線的橋梁損傷識(shí)別方法，此方法利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法(EMD)提取出監(jiān)測(cè)跨的長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變影響線。由于長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變影響包絡(luò)線和橋梁的單元?jiǎng)偠戎苯酉嚓P(guān)，提出了以長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變影響系數(shù)作為損傷指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法，該指標(biāo)能夠很好的反映出橋梁沿橋梁跨度的剛度分布情況，找出潛在的剛度退化區(qū)域，為橋梁的管理養(yǎng)護(hù)提供可靠依據(jù)。
　　(3)研究了移動(dòng)車輛荷載下基

5、于分布式光纖傳感器的橋梁剛度監(jiān)測(cè)和損傷識(shí)別方法
　　本文針對(duì)高速公路橋，研究了移動(dòng)荷載下基于分布式光纖傳感器的橋梁剛度監(jiān)測(cè)和損傷識(shí)別方法。首先研究了移動(dòng)車輛荷載下橋梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠群烷L(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變時(shí)程面積之間的關(guān)系，并且利用分布式長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變時(shí)程面積計(jì)算出橋梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠认禂?shù)分布狀況，從而利用其進(jìn)行損傷識(shí)別研究。并在縮尺車橋模型試驗(yàn)系統(tǒng)并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)工況設(shè)計(jì)與第三章中的試驗(yàn)工況是相同的。結(jié)果表明:利用本文中的方法可以得到橋梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠鹊淖兓?/p>

6、情況，從而評(píng)估橋梁的承載力狀況。同時(shí)，利用分布式長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變時(shí)程面積可以很好的進(jìn)行損傷定位和損傷定量和單元?jiǎng)偠仍u(píng)估。
　　(4)提出了移動(dòng)車輛荷載下基于分布式長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變傳感技術(shù)的連續(xù)梁橋的損傷識(shí)別方法。
　　本文研究了連續(xù)梁橋的長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變影響理論，根據(jù)長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變影響線的分布特點(diǎn)，研究了長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變時(shí)程面積的分布規(guī)律;根據(jù)連續(xù)梁橋的應(yīng)變時(shí)程分布規(guī)律提出了應(yīng)變時(shí)程面積為損傷識(shí)別的損傷識(shí)別方法，利用數(shù)值模擬的方法研究車輛參數(shù)（車速、車

7、重和車軸數(shù)）對(duì)損傷識(shí)別方法的影響。該方法在不影響正常交通的情況下，只需要單車過橋的長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變時(shí)程數(shù)據(jù)，就可以對(duì)監(jiān)測(cè)跨進(jìn)行損傷識(shí)別，該方法同樣也可以對(duì)高速公路橋進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)。以應(yīng)變時(shí)程面積分布為損傷指標(biāo)的識(shí)別方法，也能很好的反映出橋梁沿橋梁跨度的剛度分布情況，操作時(shí)只需要傳感器中心坐標(biāo)和應(yīng)變時(shí)程包圍的面積。
　　(5)研究了移動(dòng)車輛荷載下基于分布式長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)的超大跨橋梁的動(dòng)態(tài)性能監(jiān)測(cè)方法。
　　選取蘇通大橋連續(xù)剛

8、構(gòu)橋?yàn)楣こ瘫尘?。利用分布式長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變傳感技術(shù)對(duì)大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的監(jiān)測(cè)方法展開了研究。建立了兩種不同類別的有限元模型，一種是簡(jiǎn)化梁?jiǎn)卧Ｐ秃鸵环N精細(xì)化模型，梁?jiǎn)卧Ｐ椭饕獮榱四B(tài)分析得出橋梁的基頻，確定第一階豎彎頻率的大致范圍;精細(xì)化模型是為了研究不同荷載條件中跨腹板和底板的最大應(yīng)變分布范圍，從而確定傳感器的監(jiān)測(cè)區(qū)域，優(yōu)化傳感器的數(shù)量。本文詳細(xì)介紹了整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的施工工藝，包括施工前的準(zhǔn)備工作，施工過程中的傳感器定位，傳感器粘貼，傳感器保護(hù)