液-氣聯(lián)動(dòng)差壓連通管式橋梁豎向位移監(jiān)測(cè)方法研究.pdf

1、本文依托國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“橋梁結(jié)構(gòu)行為演化理論與安全監(jiān)測(cè)方法研究(2012CB723305)”和中鐵大橋局股份有限公司科研開發(fā)項(xiàng)目“液-氣耦合壓差式橋梁撓度儀的研制及產(chǎn)品開發(fā)(K2009-35)”，針對(duì)目前廣泛采用的液位連通管式位移測(cè)量方法存在的主要問題，提出了測(cè)量系統(tǒng)的改進(jìn)技術(shù)，開展了相應(yīng)的試驗(yàn)研究和理論分析，主要研究工作如下:
　　(1)在分析多種開放式連通管液位獲取方法適用性的基礎(chǔ)上，根據(jù)管內(nèi)流體的幾何、物理及平

2、衡條件，研究了計(jì)入液體粘性和兩端豎管傾角等多因素的液位連通管內(nèi)流體動(dòng)力學(xué)特性，探討了其對(duì)位移測(cè)量結(jié)果的影響規(guī)律。
　　(2)針對(duì)液位連通管位移測(cè)量存在的液體流動(dòng)造成能量摩阻損失、易受測(cè)點(diǎn)處傾角影響、量程的設(shè)備尺寸效應(yīng)以及環(huán)境適應(yīng)性較差的問題，提出將連通管豎管端部封閉一定體積氣體的液-氣聯(lián)動(dòng)差壓連通管豎向位移測(cè)量方法，開展了多種構(gòu)造方式下的差壓-位移轉(zhuǎn)換原理和位移測(cè)量適應(yīng)性研究;進(jìn)行了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)，完成了可行性和適用性試驗(yàn)研究，驗(yàn)

3、證了該方法的正確性。
　　(3)自主設(shè)計(jì)并制作了液-氣聯(lián)動(dòng)差壓連通管豎向位移測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)性能試驗(yàn)平臺(tái)，結(jié)合有限幅值淺水重力波理論和流體力學(xué)理論，研究了被測(cè)橋梁主梁三向振動(dòng)對(duì)位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)靜動(dòng)力響應(yīng)特性的影響規(guī)律，提出相應(yīng)的處理對(duì)策。
　　(4)采用理論與試驗(yàn)相結(jié)合的方法，分析了位移測(cè)量系統(tǒng)的水平管內(nèi)液體中的氣泡、測(cè)區(qū)海拔及緯度、液體密度、系統(tǒng)溫度效應(yīng)和自然風(fēng)場(chǎng)對(duì)位移監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響特點(diǎn)，提出了相應(yīng)的處理方法。
　　(5)

4、針對(duì)人為因素導(dǎo)致液面初始高度偏差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提出在豎管一定高度對(duì)稱設(shè)置可開閉式溢流口進(jìn)行液位控制的方法;針對(duì)撓度長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)時(shí)基準(zhǔn)液位蒸發(fā)后自動(dòng)補(bǔ)償?shù)膯栴}，提出基準(zhǔn)液位自動(dòng)補(bǔ)償改進(jìn)方法;針對(duì)大高差結(jié)構(gòu)小變形的高精度自動(dòng)監(jiān)測(cè)難題，提出對(duì)稱封閉式液-氣聯(lián)動(dòng)差壓連通管測(cè)量方法;開展了相應(yīng)理論研究和系列試驗(yàn)驗(yàn)證工作。
　　(6)將改進(jìn)后的液-氣聯(lián)動(dòng)差壓連通管豎向位移測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用于多座大型實(shí)體橋梁的短期豎向位移測(cè)量和長(zhǎng)期撓度監(jiān)測(cè)，并與既有