大跨斜拱橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與研發(fā).pdf

1、近十年來，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，橋梁建設(shè)得到跨越式發(fā)展，一座座大跨橋梁結(jié)構(gòu)如雨后春筍般出現(xiàn)在我國各地。橋梁建成以后，由于車輛荷載和環(huán)境侵蝕等因素影響，將不可避免地發(fā)生累積損傷和疲勞破壞。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)通過采集結(jié)構(gòu)與環(huán)境信息，來判斷結(jié)構(gòu)的安全狀況，為解決大跨橋梁的安全服役問題打開了一個新的突破口。沈陽伯官大橋是我國首座六跨中承式飄帶形提籃斜拱橋，為確保該橋在施工及服役期間的安全，引入結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)對其進行長期的實時監(jiān)測。本文以沈陽伯官大

2、橋為工程依托，對大跨拱橋在施工及服役期間的健康監(jiān)測技術(shù)進行了研究。主要工作內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)該橋結(jié)構(gòu)形式新穎，受力復(fù)雜，在分析了其結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上，提出了該橋的監(jiān)測需求。采用大型通用有限元軟件MIDAS/Civil建立了該橋的精細化三維有限元模型，使用多種單元和邊界約束較好的模擬了大橋的結(jié)構(gòu)特點，基于多種荷載組合對大橋進行了詳細的數(shù)值模擬計算，分析得到了大橋的關(guān)鍵受力構(gòu)件和薄弱部位，為傳感器合理選型及優(yōu)化布設(shè)奠定了基礎(chǔ)，

3、同時為監(jiān)測參量閾值的確定提供了參考依據(jù)。
　　(2)基于本系統(tǒng)的多功能需求，設(shè)計了系統(tǒng)的總體架構(gòu)，由傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)狀況評估子系統(tǒng)構(gòu)成。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，提出了本系統(tǒng)的主要監(jiān)測項目，包括工作環(huán)境監(jiān)測、結(jié)構(gòu)靜態(tài)響應(yīng)監(jiān)測及結(jié)構(gòu)動力特性監(jiān)測三類。然后依據(jù)傳感器選型原則，在分析了各類型傳感器性能特點的基礎(chǔ)上，選出了本系統(tǒng)采用的傳感器類型及性能指標(biāo)，為健康監(jiān)測系統(tǒng)的具體實現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
　

4、　(3)結(jié)合該橋的結(jié)構(gòu)特點及數(shù)值模擬結(jié)果，確定了系統(tǒng)的監(jiān)測方案和傳感器布設(shè)方案，詳細介紹了系統(tǒng)實現(xiàn)過程中的測點選擇及傳感器的保護措施。為滿足傳感器數(shù)量多、分布廣、信號測量精度和同步性要求高的需求，基于NICompactRIO平臺自主研發(fā)了一套分布式結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測數(shù)據(jù)同步采集儀器，實現(xiàn)了多類型傳感器及多終端設(shè)備之間的精準(zhǔn)同步采集。考慮到本系統(tǒng)傳感器布設(shè)數(shù)量大，數(shù)據(jù)類型繁多，為保證整套系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)效率，采用SQLServer2000作為中心數(shù)據(jù)