基于分布式長標距應變傳感的橋梁動態(tài)性能監(jiān)測和損傷識方法研究.pdf

1、本文主要研究了移動車輛荷載下基于分布式應變傳感技術的橋梁動態(tài)性能監(jiān)測和損傷識別方法。移動車輛荷載通過橋梁時，車和橋的往往是相互作用，同時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;分布式長標距應變傳感技術利用了光纖光柵傳感器實現(xiàn)了區(qū)域傳感，可用于大型土木結構尤其是橋梁結構的局部損傷監(jiān)測，分布式長標距應變傳感技術既克服了傳統(tǒng)“點”式傳感過于局部的缺點，同時克服了傳統(tǒng)位移傳感和加速度傳感過于宏觀的缺點，集結構的局部信息和

2、整體信息于一體，且具備了動靜態(tài)測試的特點。本文將兩者特點結合，移動車輛荷載下基于分布式長標距應變傳感技術的橋梁損傷識別方法和動態(tài)性能監(jiān)測是本文研究的主要內(nèi)容。
　　通過查閱大量文獻，分別對移動車輛荷載橋梁損傷識別的方法研究現(xiàn)狀;基于信號處理的移動荷載下橋梁損傷識別研究和光纖光柵傳感技術在橋梁損傷識別中應用做了調(diào)研。通過廣泛調(diào)研和學習后，本文重點研究了移動車輛荷載下分布式長標距應變傳感技術下的橋梁損傷識別和動態(tài)性能監(jiān)測的方法。本文的

3、主要研究內(nèi)容有:
　　(1)設計并建立了1∶10的車橋耦合損傷識別試驗平臺。
　　為了能在實驗室模擬車橋耦合相互作用，按照動力相似比理論設計了橋梁和車輛的縮尺模型;在模型的建造過程中計算了模型橋的各個參數(shù)的比例尺;詳細介紹了整個模型試驗平臺建設的重要細節(jié)及注意事項，為以后相關的模型試驗提供借鑒。
　　(2)提出了移動車輛荷載下基于分布式長標距應變影響包絡線的橋梁損傷識別方法。
　　本文研究了車輛通過橋梁時橋梁的應

4、變影響線變化規(guī)律，將應變影響線和分布式長標距應變傳感技術相結合提出了移動荷載下基于分布式長標距應變影響包絡線的橋梁損傷識別方法，此方法利用經(jīng)驗模態(tài)分解法(EMD)提取出監(jiān)測跨的長標距應變影響線。由于長標距應變影響包絡線和橋梁的單元剛度直接相關，提出了以長標距應變影響系數(shù)作為損傷指標的評價方法，該指標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)護提供可靠依據(jù)。
　　(3)研究了移動車輛荷載下基

5、于分布式光纖傳感器的橋梁剛度監(jiān)測和損傷識別方法
　　本文針對高速公路橋，研究了移動荷載下基于分布式光纖傳感器的橋梁剛度監(jiān)測和損傷識別方法。首先研究了移動車輛荷載下橋梁單元剛度和長標距應變時程面積之間的關系，并且利用分布式長標距應變時程面積計算出橋梁單元剛度系數(shù)分布狀況，從而利用其進行損傷識別研究。并在縮尺車橋模型試驗系統(tǒng)并進行了試驗驗證。試驗工況設計與第三章中的試驗工況是相同的。結果表明:利用本文中的方法可以得到橋梁單元剛度的變化

6、情況，從而評估橋梁的承載力狀況。同時，利用分布式長標距應變時程面積可以很好的進行損傷定位和損傷定量和單元剛度評估。
　　(4)提出了移動車輛荷載下基于分布式長標距應變傳感技術的連續(xù)梁橋的損傷識別方法。
　　本文研究了連續(xù)梁橋的長標距應變影響理論，根據(jù)長標距應變影響線的分布特點，研究了長標距應變時程面積的分布規(guī)律;根據(jù)連續(xù)梁橋的應變時程分布規(guī)律提出了應變時程面積為損傷識別的損傷識別方法，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)）對損傷識別方法的影響。該方法在不影響正常交通的情況下，只需要單車過橋的長標距應變時程數(shù)據(jù)，就可以對監(jiān)測跨進行損傷識別，該方法同樣也可以對高速公路橋進行長期的監(jiān)測。以應變時程面積分布為損傷指標的識別方法，也能很好的反映出橋梁沿橋梁跨度的剛度分布情況，操作時只需要傳感器中心坐標和應變時程包圍的面積。
　　(5)研究了移動車輛荷載下基于分布式長標距應變傳感監(jiān)測技術的超大跨橋梁的動態(tài)性能監(jiān)測方法。
　　選取蘇通大橋連續(xù)剛

8、構橋為工程背景。利用分布式長標距應變傳感技術對大跨連續(xù)剛構橋的監(jiān)測方法展開了研究。建立了兩種不同類別的有限元模型，一種是簡化梁單元模型和一種精細化模型，梁單元模型主要為了模態(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變分布范圍，從而確定傳感器的監(jiān)測區(qū)域，優(yōu)化傳感器的數(shù)量。本文詳細介紹了整個監(jiān)測系統(tǒng)的施工工藝，包括施工前的準備工作，施工過程中的傳感器定位，傳感器粘貼，傳感器保護