基于分布式長標距應變的PC梁變形監(jiān)測方法研究.pdf

1、結構健康監(jiān)測技術已經在房屋、橋梁、水壩等大型土木工程結構中取得了長足的進展，隨著我國橋梁建設的快速發(fā)展，近年來對于橋梁的健康監(jiān)測成為保障橋梁安全運營的重要手段。在橋梁長期的服役過程中，會受到外界環(huán)境侵蝕等影響，其有效預應力降低和撓度加大均會對橋梁的安全運營產生不良影響，這兩點也是存在于橋梁建設和維護方面的重大安全隱患。橋梁的預應力損失和變形作為橋梁結構一項長期監(jiān)測的指標，在橋梁監(jiān)測中的地位越來越高，但目前普遍使用的“點式”測量技術都只能

2、得到少量預設點的變形，預應力改變對于監(jiān)測的影響也沒有被很好的考慮。
　　目前橋梁的結構形式主要采用箱梁結構，本文主要針對箱梁結構的特點，從預應力和變形監(jiān)測兩方面入手，采用理論分析、數值模擬和試驗研究相結合的方法對采用分布式長標距傳感器的監(jiān)測方法進行研究。本文的研究內容如下:
　　1.對剪力滯效應和剪切變形在箱梁中的產生機理及其對于監(jiān)測方法的影響進行了研究。對箱梁中的剪力滯效應和剪切變形，從理論分析、有限元模型和試驗的角度出發(fā)

3、分析，本文認為剪力滯效應引起的正應變分布不規(guī)律在應變采集過程便可以很好的體現;剪切變形在箱梁不同的跨高比、腹板高厚比等情況下占總撓度比例不可忽略，并通過有限元模型分析給出常見橋梁形式剪切變形占總變形比例的范圍;預應力的布筋形式對于整體的剪力滯效應也需考慮，具體體現在剪力滯系數的取值上，本文給出取值建議。
　　2.對基于分布式長標距應變的監(jiān)測方法進行了拓展。基于分布式長標距應變和預應力帶來的剪力滯效應，提出了監(jiān)測箱梁預應力的方法，使

4、得已研發(fā)的分布式光纖傳感器可以同時有效監(jiān)測預應力。本文證明了方法針對不同的布筋方式均有較好的適用性，同時通過有限元模型分析給出傳感器布置位置建議。
　　3.結合能量變分法和Timoshenko梁理論分別研究了剪力滯效應、剪切變形以及預應力改變對箱梁撓度監(jiān)測方法的影響，對改進共軛梁法進行再次改進，引入剪力滯系數等參數完善公式。本文方法與荷載無關，在理論方面具有優(yōu)勢。本文同時給出了適用于工程的采用修正系數的簡化公式。
　　4.為

5、檢驗2、3所提出方法的監(jiān)測效果，本文進行了單室單箱梁的縮尺模型試驗，并通過布設分布式光纖傳感器和應變片對不同預應力、荷載下的縱向應變進行數據采集。預應力監(jiān)測結果表明采用應變片和FBG傳感器監(jiān)測的整體誤差在5％-10％。應變片的監(jiān)測精度稍好于FBG傳感器，提高程度約在1％-5％。撓度監(jiān)測結果表明兩種傳感器監(jiān)測誤差在10％以內且沒有明顯差距，具有較高的監(jiān)測精度。采用修正系數簡化公式，監(jiān)測誤差在10％以內，工程中易于采用。試驗證明了采用分布式