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

1、三峽庫(kù)區(qū)蓄水后，錨碇的受力和外形受到復(fù)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(huì)威脅錨碇系統(tǒng)的自身安全，而且會(huì)危害到全橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，造成生命財(cái)產(chǎn)的損失。因此，研發(fā)出能夠?qū)彆r(shí)度勢(shì)的錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)迫在眉睫。
　　結(jié)合重慶市科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目“懸索橋錨固系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)、評(píng)估與預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與示范”，對(duì)國(guó)內(nèi)外錨碇結(jié)構(gòu)、橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法等相關(guān)技術(shù)進(jìn)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(cè)方法及系統(tǒng)，簡(jiǎn)要介紹如下:
　　(1)點(diǎn)激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)像素標(biāo)定建立了物面和像面的對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用提出的激光光斑中心檢測(cè)算法，實(shí)時(shí)獲取點(diǎn)激光光斑中心坐標(biāo)，通過(guò)給出的位移計(jì)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(cè)性能。實(shí)驗(yàn)表明，在較復(fù)雜的噪聲干擾下，點(diǎn)激光光斑中心檢測(cè)誤差為1.75％;當(dāng)錨碇受力方向的位移在25mm之內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)的測(cè)量精度可達(dá)0.1mm，測(cè)量誤差可控

3、制在2.16％以內(nèi)。應(yīng)用最小二乘法建立線性回歸方程，并估算出方程表達(dá)式，模型的擬合優(yōu)度R2為90.29％，預(yù)測(cè)效果較好。目前，已有兩座橋梁應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)效果較好。
　　(2)線激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。在分析系統(tǒng)誤差來(lái)源的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)提出改進(jìn)，該系統(tǒng)能夠同時(shí)測(cè)量錨固面及其索股的位移，并且能夠剔除準(zhǔn)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(dòng)態(tài)差分的光斑中心檢測(cè)算法，該算法通過(guò)差分圖像采集、動(dòng)態(tài)圖

4、像提取、圖像濾波、圖像校正、光斑中心檢測(cè)的方式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線激光光斑圖像。利用開發(fā)的軟件，將最終獲得的信息進(jìn)行分析處理，獲得錨碇結(jié)構(gòu)的真實(shí)位移。研究結(jié)果表明，當(dāng)測(cè)量范圍為-100mm～+100mm，視頻采集裝置分辨率為1920×1080像素時(shí)，測(cè)量精度可輕松達(dá)到0.1mm。與提出的點(diǎn)激光投射式錨碇結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)驗(yàn)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(cè)方法及系統(tǒng)。該系統(tǒng)在保持液位高度恒定的同時(shí)，無(wú)需計(jì)

5、算液體密度和重力加速度，即可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)錨碇結(jié)構(gòu)變化。針對(duì)錨跨索股拉力對(duì)錨碇位移的作用關(guān)系，給出一種錨跨索股位移和張力測(cè)量方法及系統(tǒng)，為進(jìn)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(cè)方法及系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)三軸重力加速度傳感器ADXL335確立了傾角與電壓值之間的對(duì)應(yīng)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(shí)現(xiàn)了傾斜位移的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的性能。
　　綜上所述，本文研究和設(shè)計(jì)了4種