荊岳大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著我國(guó)綜合國(guó)力的增長(zhǎng)，國(guó)家在基礎(chǔ)建設(shè)中的投入越來(lái)越大，近幾年我國(guó)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(guó)已成為名副其實(shí)的橋梁大國(guó)。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(shí)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(hù)管理不當(dāng)，不僅影響行車安全，而且會(huì)大幅度降低橋梁的設(shè)計(jì)使用壽命，因此，做好橋梁結(jié)構(gòu)健康

2、監(jiān)測(cè)和安全狀況評(píng)估，為橋梁安全運(yùn)營(yíng)、日常養(yǎng)護(hù)和科學(xué)管理提供科學(xué)依據(jù)，預(yù)防和減少災(zāi)害事故的發(fā)生，意義重大。
　　 橋梁健康監(jiān)測(cè)是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)，評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的使用狀態(tài)，為橋梁的營(yíng)運(yùn)與管理提供依據(jù)和指導(dǎo)，從被相關(guān)學(xué)者提出至今，已經(jīng)經(jīng)歷了一個(gè)較長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程，其相關(guān)檢測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理方法和結(jié)構(gòu)狀況評(píng)估理論也不斷完善，特別是光纖傳感技術(shù)的出現(xiàn)，推動(dòng)了橋梁健康監(jiān)測(cè)的發(fā)展和進(jìn)步。但是，在橋梁結(jié)構(gòu)關(guān)鍵參量的檢測(cè)技術(shù)、系統(tǒng)無(wú)縫集成技術(shù)、監(jiān)測(cè)

3、系統(tǒng)的工程實(shí)現(xiàn)方法以及結(jié)構(gòu)狀況評(píng)估的專家系統(tǒng)等直接影響系統(tǒng)功效的核心問(wèn)題上還存在諸多的不足，致使系統(tǒng)的實(shí)用性、可用性較差。本論文以荊岳大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施為背景，利用光纖智能材料與結(jié)構(gòu)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合大橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建。通過(guò)結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)性分析，確定了危及橋梁安全的關(guān)鍵參量，研究了其關(guān)鍵參量的檢測(cè)技術(shù)與工程實(shí)現(xiàn)方法。基于光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了荊岳大橋多參數(shù)、大容量監(jiān)測(cè)參量傳感網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以及對(duì)以光纖傳感技

4、術(shù)為主，傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)為輔的系統(tǒng)無(wú)縫集成，保證了橋梁安全信息的實(shí)時(shí)采集、傳輸、存儲(chǔ)與分析處理。橋梁健康狀況評(píng)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(xiě)，實(shí)現(xiàn)了完整、實(shí)用、操作性強(qiáng)的橋梁結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)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(cè)的意義，對(duì)橋梁健康監(jiān)測(cè)國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展和現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，說(shuō)明亟待解決的問(wèn)題。結(jié)合荊岳大橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，構(gòu)建大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并對(duì)其監(jiān)測(cè)項(xiàng)目組成、信

5、號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃；
　　 2、本研究在分析既有光纖光柵振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)和原理的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的光纖光柵振動(dòng)傳感器，并對(duì)其結(jié)構(gòu)、檢測(cè)原理進(jìn)行了研究；
　　 3、本研究利用光纖傳感的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，研制了一種預(yù)應(yīng)力索索力損失在線監(jiān)測(cè)的方法，可用于量化評(píng)價(jià)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋運(yùn)營(yíng)期預(yù)應(yīng)力損失大小，實(shí)際工程應(yīng)用效果檢驗(yàn)了設(shè)計(jì)方案的可行性；
　　 4、斜拉索是斜拉橋的關(guān)鍵承載構(gòu)件和病害易發(fā)構(gòu)件

6、，開(kāi)展索力檢測(cè)技術(shù)研究，對(duì)評(píng)估橋梁承載能力，分析其病害程度，制定維護(hù)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(cè)方法，實(shí)現(xiàn)了纜索索力的在線監(jiān)測(cè)；
　　 5、在橋梁危險(xiǎn)性分析的基礎(chǔ)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(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)檢測(cè)項(xiàng)目涵蓋橋梁荷載，結(jié)構(gòu)靜力響應(yīng)，結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性等與橋梁安全有關(guān)的多種信息，同時(shí)研究了保證大型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多參量，多功能的軟硬件系統(tǒng)集成技