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

1、橋梁工程在國(guó)家建設(shè)和人民生活中具有至關(guān)重要的作用，近年來(lái)，我國(guó)橋梁建設(shè)事業(yè)有了飛躍性的發(fā)展，迄今依然保持著這種趨勢(shì)。在飛速發(fā)展的橋梁建設(shè)事業(yè)中，橋梁建設(shè)過(guò)程和后期運(yùn)營(yíng)安全性便成為橋梁學(xué)者和管理者們所關(guān)注的話(huà)題，得益于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，如今對(duì)新建或在役橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝結(jié)合多學(xué)科、多組織、多功能于一體的完整橋梁結(jié)構(gòu)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)較為成熟。本文以廈門(mén) BRT在役橋梁結(jié)構(gòu)群為研究對(duì)象，建立一套適合類(lèi)似廈門(mén) BRT橋梁結(jié)構(gòu)的多種

2、傳感器、多測(cè)站、滿(mǎn)足相關(guān)數(shù)據(jù)采集要求的設(shè)備、多級(jí)計(jì)算機(jī)分析處理和健康評(píng)估為一體的完整的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的最終目的是要實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁健康狀況進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)出現(xiàn)損傷的橋梁結(jié)構(gòu)能夠及時(shí)預(yù)警報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營(yíng)的目標(biāo)。本論文主要內(nèi)容和結(jié)論有：
　?。?）閱讀國(guó)內(nèi)外關(guān)于橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)相關(guān)資料，了解橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀，從橋梁健康監(jiān)測(cè)的概念出發(fā)，以橋梁健康監(jiān)測(cè)的目的及意義為契機(jī)，介

3、紹了橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立對(duì)于保障交通安全出行和結(jié)構(gòu)整體運(yùn)營(yíng)性能良好的重要性，闡明了橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成及功能。
　?。?）根據(jù)本文所研究的對(duì)象廈門(mén)BRT橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立所需要的相關(guān)參數(shù)，介紹了適合該類(lèi)型橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)的內(nèi)容及傳感器類(lèi)型的選擇，此外，還對(duì)本文研究健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。
　　（3）從橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)廈

4、門(mén)BRT橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的內(nèi)容、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及所要使用的傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)計(jì)原則和對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)警損傷識(shí)別方法進(jìn)行研究。
　　（4）根據(jù)廈門(mén)BRT橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了廈門(mén) BRT橋梁的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案，從系統(tǒng)建立時(shí)應(yīng)遵循的基本原則、系統(tǒng)的基本構(gòu)成、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備的功能、基本監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的確定、系統(tǒng)所要采用傳感器的選擇等方面展開(kāi)研究，確定了廈門(mén) BRT橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、內(nèi)容，所要采用的傳感器及傳感器優(yōu)

5、化布設(shè)應(yīng)遵循的原則，同時(shí)也對(duì)適合其橋梁結(jié)構(gòu)的損傷預(yù)警、識(shí)別方法進(jìn)行了總結(jié)，為廈門(mén)BRT橋梁的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供基本技術(shù)支撐。
　?。?）研究了適合廈門(mén)BRT橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的滿(mǎn)足傳感器布置要求的6類(lèi)普通測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化布置以及5種振動(dòng)、應(yīng)變測(cè)點(diǎn)優(yōu)化布置方法（熱點(diǎn)應(yīng)力法、MAC矩陣法、模態(tài)應(yīng)變能法、廣義應(yīng)變能密度法、遺傳算法）。采用模態(tài)應(yīng)變能法、廣義應(yīng)變能密度法及熱點(diǎn)應(yīng)力法對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)群中3座具有代表性的橋梁進(jìn)行振動(dòng)、應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化研究

6、，得到以達(dá)到最佳性?xún)r(jià)比的振動(dòng)、應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化布設(shè)位置。
　?。?）根據(jù)廈門(mén)BRT橋梁結(jié)構(gòu)以及原有高架橋車(chē)站的設(shè)置特點(diǎn)，研究得到了可以在每?jī)勺鶚蛄禾幵O(shè)置一個(gè)數(shù)據(jù)采集站、原有車(chē)站處設(shè)上一級(jí)監(jiān)測(cè)站的“小集中分散”設(shè)站優(yōu)化原則，還給出了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建成以后的數(shù)據(jù)采集優(yōu)化方案。
　?。?）以廈門(mén)BRT橋梁結(jié)構(gòu)為對(duì)象，研究提出了一種從傳感器的布置、測(cè)站設(shè)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(cè)系統(tǒng)的具體實(shí)施方案，同時(shí)提出了適合該類(lèi)橋