大跨斜拱橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā).pdf

1、近十年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(guó)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(cè)系統(tǒng)通過(guò)采集結(jié)構(gòu)與環(huán)境信息，來(lái)判斷結(jié)構(gòu)的安全狀況，為解決大跨橋梁的安全服役問(wèn)題打開(kāi)了一個(gè)新的突破口。沈陽(yáng)伯官大橋是我國(guó)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(cè)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本文以沈陽(yáng)伯官大

2、橋?yàn)楣こ桃劳?，?duì)大跨拱橋在施工及服役期間的健康監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)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(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了該橋的監(jiān)測(cè)需求。采用大型通用有限元軟件MIDAS/Civil建立了該橋的精細(xì)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(diǎn)，基于多種荷載組合對(duì)大橋進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值模擬計(jì)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(shí)為監(jiān)測(cè)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(jì)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(píng)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(cè)項(xiàng)目，包括工作環(huán)境監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)靜態(tài)響應(yīng)監(jiān)測(cè)及結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性監(jiān)測(cè)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(diǎn)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(cè)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　

4、　(3)結(jié)合該橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及數(shù)值模擬結(jié)果，確定了系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方案和傳感器布設(shè)方案，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的測(cè)點(diǎn)選擇及傳感器的保護(hù)措施。為滿足傳感器數(shù)量多、分布廣、信號(hào)測(cè)量精度和同步性要求高的需求，基于NICompactRIO平臺(tái)自主研發(fā)了一套分布式結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)同步采集儀器，實(shí)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?？紤]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(yùn)轉(zhuǎn)效率，采用SQLServer2000作為中心數(shù)據(jù)