基于分布式長標(biāo)距應(yīng)變的PC梁變形監(jiān)測方法研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)在房屋、橋梁、水壩等大型土木工程結(jié)構(gòu)中取得了長足的進(jìn)展，隨著我國橋梁建設(shè)的快速發(fā)展，近年來對(duì)于橋梁的健康監(jiān)測成為保障橋梁安全運(yùn)營的重要手段。在橋梁長期的服役過程中，會(huì)受到外界環(huán)境侵蝕等影響，其有效預(yù)應(yīng)力降低和撓度加大均會(huì)對(duì)橋梁的安全運(yùn)營產(chǎn)生不良影響，這兩點(diǎn)也是存在于橋梁建設(shè)和維護(hù)方面的重大安全隱患。橋梁的預(yù)應(yīng)力損失和變形作為橋梁結(jié)構(gòu)一項(xiàng)長期監(jiān)測的指標(biāo)，在橋梁監(jiān)測中的地位越來越高，但目前普遍使用的“點(diǎn)式”測量技術(shù)都只能

2、得到少量預(yù)設(shè)點(diǎn)的變形，預(yù)應(yīng)力改變對(duì)于監(jiān)測的影響也沒有被很好的考慮。
　　目前橋梁的結(jié)構(gòu)形式主要采用箱梁結(jié)構(gòu)，本文主要針對(duì)箱梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，從預(yù)應(yīng)力和變形監(jiān)測兩方面入手，采用理論分析、數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對(duì)采用分布式長標(biāo)距傳感器的監(jiān)測方法進(jìn)行研究。本文的研究內(nèi)容如下:
　　1.對(duì)剪力滯效應(yīng)和剪切變形在箱梁中的產(chǎn)生機(jī)理及其對(duì)于監(jiān)測方法的影響進(jìn)行了研究。對(duì)箱梁中的剪力滯效應(yīng)和剪切變形，從理論分析、有限元模型和試驗(yàn)的角度出發(fā)

3、分析，本文認(rèn)為剪力滯效應(yīng)引起的正應(yīng)變分布不規(guī)律在應(yīng)變采集過程便可以很好的體現(xiàn);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(yù)應(yīng)力的布筋形式對(duì)于整體的剪力滯效應(yīng)也需考慮，具體體現(xiàn)在剪力滯系數(shù)的取值上，本文給出取值建議。
　　2.對(duì)基于分布式長標(biāo)距應(yīng)變的監(jiān)測方法進(jìn)行了拓展?；诜植际介L標(biāo)距應(yīng)變和預(yù)應(yīng)力帶來的剪力滯效應(yīng)，提出了監(jiān)測箱梁預(yù)應(yīng)力的方法，使

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

5、檢驗(yàn)2、3所提出方法的監(jiān)測效果，本文進(jìn)行了單室單箱梁的縮尺模型試驗(yàn)，并通過布設(shè)分布式光纖傳感器和應(yīng)變片對(duì)不同預(yù)應(yīng)力、荷載下的縱向應(yīng)變進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。預(yù)應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果表明采用應(yīng)變片和FBG傳感器監(jiān)測的整體誤差在5％-10％。應(yīng)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(jié)果表明兩種傳感器監(jiān)測誤差在10％以內(nèi)且沒有明顯差距，具有較高的監(jiān)測精度。采用修正系數(shù)簡化公式，監(jiān)測誤差在10％以內(nèi)，工程中易于采用。試驗(yàn)證明了采用分布式