荊岳大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)研究及應用.pdf

1、隨著我國綜合國力的增長，國家在基礎建設中的投入越來越大，近幾年我國公路、鐵路得到了跨越式的發(fā)展，作為公路和鐵路交通網(wǎng)重要連接樞紐的橋梁也獲得了前所未有的發(fā)展，我國已成為名副其實的橋梁大國。橋梁建成以后，交通荷載、人和環(huán)境因素的影響，材料的逐漸腐蝕老化和結(jié)構(gòu)損傷的積累，將使橋梁的健康狀況和承載能力隨著時間的推移而逐漸降低，從而產(chǎn)生各種各樣的病害，如果維護管理不當，不僅影響行車安全，而且會大幅度降低橋梁的設計使用壽命，因此，做好橋梁結(jié)構(gòu)健康

2、監(jiān)測和安全狀況評估，為橋梁安全運營、日常養(yǎng)護和科學管理提供科學依據(jù)，預防和減少災害事故的發(fā)生，意義重大。
　　 橋梁健康監(jiān)測是對橋梁結(jié)構(gòu)的無損檢測，評價橋梁結(jié)構(gòu)的使用狀態(tài)，為橋梁的營運與管理提供依據(jù)和指導，從被相關學者提出至今，已經(jīng)經(jīng)歷了一個較長的發(fā)展過程，其相關檢測技術(shù)、數(shù)據(jù)處理方法和結(jié)構(gòu)狀況評估理論也不斷完善，特別是光纖傳感技術(shù)的出現(xiàn)，推動了橋梁健康監(jiān)測的發(fā)展和進步。但是，在橋梁結(jié)構(gòu)關鍵參量的檢測技術(shù)、系統(tǒng)無縫集成技術(shù)、監(jiān)測

3、系統(tǒng)的工程實現(xiàn)方法以及結(jié)構(gòu)狀況評估的專家系統(tǒng)等直接影響系統(tǒng)功效的核心問題上還存在諸多的不足，致使系統(tǒng)的實用性、可用性較差。本論文以荊岳大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的實施為背景，利用光纖智能材料與結(jié)構(gòu)的技術(shù)優(yōu)點，結(jié)合大橋的結(jié)構(gòu)特點，研究了健康監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建。通過結(jié)構(gòu)的危險性分析，確定了危及橋梁安全的關鍵參量，研究了其關鍵參量的檢測技術(shù)與工程實現(xiàn)方法?；诠饫w傳輸網(wǎng)絡技術(shù)，實現(xiàn)了荊岳大橋多參數(shù)、大容量監(jiān)測參量傳感網(wǎng)絡的設計與實現(xiàn)，以及對以光纖傳感技

4、術(shù)為主，傳統(tǒng)檢測技術(shù)為輔的系統(tǒng)無縫集成，保證了橋梁安全信息的實時采集、傳輸、存儲與分析處理。橋梁健康狀況評估系統(tǒng)的建立和C/S、B/S混合軟件體系結(jié)構(gòu)的編寫，實現(xiàn)了完整、實用、操作性強的橋梁結(jié)構(gòu)長期健康監(jiān)測系統(tǒng)。
　　 本文從事的主要研究工作如下：
　　 1、闡述橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的意義，對橋梁健康監(jiān)測國內(nèi)外研究發(fā)展和現(xiàn)狀進行總結(jié)，說明亟待解決的問題。結(jié)合荊岳大橋的結(jié)構(gòu)特點，構(gòu)建大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，并對其監(jiān)測項目組成、信

5、號傳輸網(wǎng)絡、計算機系統(tǒng)和應用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行規(guī)劃；
　　 2、本研究在分析既有光纖光柵振動傳感器結(jié)構(gòu)和原理的基礎上，提出了一種新型的光纖光柵振動傳感器，并對其結(jié)構(gòu)、檢測原理進行了研究；
　　 3、本研究利用光纖傳感的技術(shù)優(yōu)勢，研制了一種預應力索索力損失在線監(jiān)測的方法，可用于量化評價預應力混凝土連續(xù)梁橋運營期預應力損失大小，實際工程應用效果檢驗了設計方案的可行性；
　　 4、斜拉索是斜拉橋的關鍵承載構(gòu)件和病害易發(fā)構(gòu)件

6、，開展索力檢測技術(shù)研究，對評估橋梁承載能力，分析其病害程度，制定維護保養(yǎng)決策有著重要的意義。本研究把光纖傳感技術(shù)與制索工藝相結(jié)合，研究了一種內(nèi)置光纖傳感器的智能索索力檢測方法，實現(xiàn)了纜索索力的在線監(jiān)測；
　　 5、在橋梁危險性分析的基礎上，構(gòu)建了以光纖傳感技術(shù)為主的荊岳大橋結(jié)構(gòu)健康全監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)檢測項目涵蓋橋梁荷載，結(jié)構(gòu)靜力響應，結(jié)構(gòu)動力特性等與橋梁安全有關的多種信息，同時研究了保證大型監(jiān)測系統(tǒng)多參量，多功能的軟硬件系統(tǒng)集成技