隧道式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)研究.pdf

1、三峽庫區(qū)蓄水后，錨碇的受力和外形受到復雜的水蝕環(huán)境影響而發(fā)生改變。錨碇是懸索橋承載結(jié)構(gòu)的主要部分，錨碇結(jié)構(gòu)一旦遭到破壞，不僅會威脅錨碇系統(tǒng)的自身安全，而且會危害到全橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，造成生命財產(chǎn)的損失。因此，研發(fā)出能夠?qū)彆r度勢的錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)迫在眉睫。
　　結(jié)合重慶市科技攻關(guān)計劃項目“懸索橋錨固系統(tǒng)安全監(jiān)測、評估與預警關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與示范”，對國內(nèi)外錨碇結(jié)構(gòu)、橋梁監(jiān)測系統(tǒng)及方法等相關(guān)技術(shù)進行研究。在此基礎(chǔ)上，給出4種錨碇結(jié)

2、構(gòu)位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)，簡要介紹如下:
　　(1)點激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過像素標定建立了物面和像面的對應關(guān)系，利用提出的激光光斑中心檢測算法，實時獲取點激光光斑中心坐標，通過給出的位移計算公式，反演出了錨碇結(jié)構(gòu)位移。利用誤差修正模型，有效的提高了系統(tǒng)的監(jiān)測性能。實驗表明，在較復雜的噪聲干擾下，點激光光斑中心檢測誤差為1.75％;當錨碇受力方向的位移在25mm之內(nèi)時，系統(tǒng)的測量精度可達0.1mm，測量誤差可控

3、制在2.16％以內(nèi)。應用最小二乘法建立線性回歸方程，并估算出方程表達式，模型的擬合優(yōu)度R2為90.29％，預測效果較好。目前，已有兩座橋梁應用該系統(tǒng)進行健康監(jiān)測，監(jiān)測效果較好。
　　(2)線激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)。在分析系統(tǒng)誤差來源的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)提出改進，該系統(tǒng)能夠同時測量錨固面及其索股的位移，并且能夠剔除準直激光發(fā)射器和視頻采集裝置的扭轉(zhuǎn)誤差。提出一種基于動態(tài)差分的光斑中心檢測算法，該算法通過差分圖像采集、動態(tài)圖

4、像提取、圖像濾波、圖像校正、光斑中心檢測的方式實時監(jiān)測線激光光斑圖像。利用開發(fā)的軟件，將最終獲得的信息進行分析處理，獲得錨碇結(jié)構(gòu)的真實位移。研究結(jié)果表明，當測量范圍為-100mm～+100mm，視頻采集裝置分辨率為1920×1080像素時，測量精度可輕松達到0.1mm。與提出的點激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測方法進行對比分析，實驗結(jié)果具有較好的一致性。
　　(3)液壓式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)。該系統(tǒng)在保持液位高度恒定的同時，無需計

5、算液體密度和重力加速度，即可實時準確地監(jiān)測錨碇結(jié)構(gòu)變化。針對錨跨索股拉力對錨碇位移的作用關(guān)系，給出一種錨跨索股位移和張力測量方法及系統(tǒng)，為進一步分析錨固系統(tǒng)整體性能做了鋪墊。
　　(4)基于MEMS的錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過三軸重力加速度傳感器ADXL335確立了傾角與電壓值之間的對應關(guān)系，并結(jié)合三次樣條插值和去極值均值濾波等算法，實現(xiàn)了傾斜位移的測量。實驗驗證了系統(tǒng)的性能。
　　綜上所述，本文研究和設(shè)計了4種