紅楓湖大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、不久前，世界銀行發(fā)布了一份針對中國高速公路的研究報告。這份報告認為，中國過去十五年來在經濟增長和減貧方面取得了舉世矚目的成就，其重要成就是基礎設施尤其是交通基礎設施的發(fā)展?？墒窃谑拍昵埃袊€沒有高速公路。1990年至2005年間，中國共建成了4.1萬公里的高速公路，位居世界第二，僅次于美國。未來，這個數字還將再翻一番，達到8.5萬公里，其中待建的4萬公里有一半集中在西部地區(qū)。這意味在西部地區(qū)還需要建立大量的橋梁、隧道。同時，已建高速

2、公路上眾多的大跨徑橋梁開始或即將開始進入安全養(yǎng)護期。顯然，本論文作者從事紅楓湖大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)及其關鍵技術的研究，對中國西部地區(qū)，特別是對貴州省橋梁的安全可靠性具有重要的現(xiàn)實意義。 進入21世紀，由于中國高速公路的迅猛發(fā)展，國內眾多學者開始關注大型橋梁的健康監(jiān)測與養(yǎng)護。但橋梁工程涉及眾多學科，結構健康監(jiān)測復雜，有許多關鍵的理論及方法還處于探索中。本論文依托于貴州紅楓湖特大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實施，對大跨度的單塔斜拉橋健康監(jiān)測系

3、統(tǒng)涉及到的若干方法及問題進行了卓有成效的研究。其完成的主要工作及創(chuàng)新點如下： 通過翔實的調研與實地考察，選定了斜拉橋實施健康監(jiān)測。完成了紅楓湖大橋實時健康監(jiān)測系統(tǒng)的分析與設計。具體實現(xiàn)了大橋的斜拉索索力監(jiān)測子系統(tǒng)、主梁振動監(jiān)測子系統(tǒng)、應力應變溫度補償監(jiān)測子系統(tǒng)。為貴州省的大型橋梁健康監(jiān)測建立了一個示范樣板。 采用先進的光纖光柵傳感器技術以及SDH(同步數字體系)通信技術解決建在深溝峽谷的橋梁實施健康監(jiān)測實時信息如何傳輸到

4、監(jiān)控中心的問題。 采用基于移動通信互聯(lián)網短信傳輸技術，使紅楓湖大橋實時健康監(jiān)測數據使用短信方式傳送到互聯(lián)網上，實現(xiàn)網上相關用戶信息共享，便于橋梁及時健康診斷。 對斜拉索索力加速度傳感器到的實時監(jiān)測信號，應用FFT快速傅里葉變換進行分析。為保證得到的索力值的準確性，提出了用峰值法，倒頻譜方法和自相關函數方法分別識別索力振動的基頻，并將結果進行比較分析，發(fā)現(xiàn)了應用峰值法固有的缺陷，可采用倒頻譜或自相關函數方法進行補充。

5、 對大型斜拉橋拉索實施健康監(jiān)測，由于經費的問題，不可能每一根拉索都安裝一個加速度傳感器。如何解決對每一根拉索索力值都能實時了解，本論文提出了用3層的BP神經網絡構建紅楓湖大橋橋索索力的網絡模型，并用多個實測樣板訓練模型。通過該模型從已知的被監(jiān)測拉索索力推導出未被監(jiān)測的斜拉索索力值并用實測數據進行了驗證，證明了預測的數據是可信的。 對橋梁實施健康監(jiān)測，最終的目的是進行橋梁結構的損傷診斷，而損傷診斷的關鍵是橋梁結構模態(tài)參數的識別。