基于廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)群的橋梁健康監(jiān)測與安全預警集成系統(tǒng)研究.pdf

1、橋梁工程在國家建設和人民生活中具有至關(guān)重要的作用，近年來，我國橋梁建設事業(yè)有了飛躍性的發(fā)展，迄今依然保持著這種趨勢。在飛速發(fā)展的橋梁建設事業(yè)中，橋梁建設過程和后期運營安全性便成為橋梁學者和管理者們所關(guān)注的話題，得益于網(wǎng)絡技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，如今對新建或在役橋梁結(jié)構(gòu)設計安裝結(jié)合多學科、多組織、多功能于一體的完整橋梁結(jié)構(gòu)在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)較為成熟。本文以廈門 BRT在役橋梁結(jié)構(gòu)群為研究對象，建立一套適合類似廈門 BRT橋梁結(jié)構(gòu)的多種

2、傳感器、多測站、滿足相關(guān)數(shù)據(jù)采集要求的設備、多級計算機分析處理和健康評估為一體的完整的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)的最終目的是要實現(xiàn)對橋梁健康狀況進行在線實時監(jiān)測并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理，對出現(xiàn)損傷的橋梁結(jié)構(gòu)能夠及時預警報警，從而實現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)安全運營的目標。本論文主要內(nèi)容和結(jié)論有：
　?。?）閱讀國內(nèi)外關(guān)于橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測相關(guān)資料，了解橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展與應用現(xiàn)狀，從橋梁健康監(jiān)測的概念出發(fā)，以橋梁健康監(jiān)測的目的及意義為契機，介

3、紹了橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的建立對于保障交通安全出行和結(jié)構(gòu)整體運營性能良好的重要性，闡明了橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的組成及功能。
　?。?）根據(jù)本文所研究的對象廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)設計特點，健康監(jiān)測系統(tǒng)建立所需要的相關(guān)參數(shù)，介紹了適合該類型橋梁結(jié)構(gòu)檢測的內(nèi)容及傳感器類型的選擇，此外，還對本文研究健康監(jiān)測系統(tǒng)設計所主要采用的光纖光柵（FBG）傳感器及GPS技術(shù)在橋梁健康監(jiān)測中的應用進行研究。
　?。?）從橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)總體設計為出發(fā)點，對廈

4、門BRT橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的內(nèi)容、監(jiān)測項目及所要使用的傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸設計原則和對橋梁結(jié)構(gòu)預警損傷識別方法進行研究。
　　（4）根據(jù)廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)特點，提出了廈門 BRT橋梁的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)設計的總體方案，從系統(tǒng)建立時應遵循的基本原則、系統(tǒng)的基本構(gòu)成、健康監(jiān)測系統(tǒng)應具備的功能、基本監(jiān)測項目的確定、系統(tǒng)所要采用傳感器的選擇等方面展開研究，確定了廈門 BRT橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的主要監(jiān)測項目、內(nèi)容，所要采用的傳感器及傳感器優(yōu)

5、化布設應遵循的原則，同時也對適合其橋梁結(jié)構(gòu)的損傷預警、識別方法進行了總結(jié)，為廈門BRT橋梁的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的設計提供基本技術(shù)支撐。
　?。?）研究了適合廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)特點的滿足傳感器布置要求的6類普通測點的優(yōu)化布置以及5種振動、應變測點優(yōu)化布置方法（熱點應力法、MAC矩陣法、模態(tài)應變能法、廣義應變能密度法、遺傳算法）。采用模態(tài)應變能法、廣義應變能密度法及熱點應力法對橋梁結(jié)構(gòu)群中3座具有代表性的橋梁進行振動、應變測點的優(yōu)化研究

6、，得到以達到最佳性價比的振動、應變測點的優(yōu)化布設位置。
　　（6）根據(jù)廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)以及原有高架橋車站的設置特點，研究得到了可以在每兩座橋梁處設置一個數(shù)據(jù)采集站、原有車站處設上一級監(jiān)測站的“小集中分散”設站優(yōu)化原則，還給出了健康監(jiān)測系統(tǒng)建成以后的數(shù)據(jù)采集優(yōu)化方案。
　　（7）以廈門BRT橋梁結(jié)構(gòu)為對象，研究提出了一種從傳感器的布置、測站設置、數(shù)據(jù)采集優(yōu)化、數(shù)據(jù)傳輸?shù)染C合完整健康監(jiān)測系統(tǒng)的具體實施方案，同時提出了適合該類橋