收藏本站
《北京交通大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

地铁车站结构健康监测研究

周耀  
【摘要】: 地铁车站结构在长期服役过程中,由于环境腐蚀、材料老化、荷载的长期效应、疲劳效应与突变效应等灾害因素的耦合作用,将不可避免地导致结构产生损伤积累、抗力减小,甚至在极端情况下导致结构失效。如果能够对地铁车站结构进行健康监测,将会大大降低事故发生的可能性并减少事故损失。因此地铁车站结构健康监测技术将成为确保结构安全的重要技术。本文以北京地铁10号线地铁车站国贸站为工程背景,对地铁车站结构健康监测理论进行了研究,首次建立了地铁车站结构健康监测系统,并进行2年的结构监测。 地铁车站底板大多属于大体积混凝土结构,水泥水化产生大量水化热,容易产生温度裂缝。本文基于等效时间的水化热理论,求解结构温度场,并将该理论应用于地铁车站结构底板温度场的仿真计算中。计算模拟温度场与光纤光栅传感器和振弦传感器测试结果吻合良好。对影响混凝土内部与外部温差的环境温度和板厚进行参数分析,表明温度升高底板中部与上部温差减小,底板中部与下部温差增大;底板厚度增加底板中部与上部温差以及底板中部与下部温差都增大。 开展了基于混凝土徐变理论的健康监测分析。基于混凝土双参数徐变模型分析了地铁车站中隔板应变。考虑早龄期徐变计算结果与测试结果总体上更接近,不考虑早龄期徐变计算结果存在较大误差。计算表明早龄期混凝土徐变增大了结构拉应变,对结构早龄期开裂有着重要影响,结构设计和裂缝控制需要考虑早龄期混凝土徐变的影响。基于混凝土徐变B3计算模型和继效流动理论计算模型,分析了北京地铁新型抗渗混凝土结构长期徐变性能,并且基于混凝土B3徐变计算模型对影响混凝土长期徐变的环境湿度、水灰比和骨料水泥比进行了参数分析。 由于地下结构的动力响应受周围地基土壤的约束作用显著,其动力响应不如地面结构显著,其研究尚未引起足够重视。本文对地铁车站通过实际监测和理论研究,分析了地铁列车荷载对车站结构动力响应的影响。结果显示车振对地铁车站结构应力影响较小。 温度对结构动力行为的影响是结构动力学研究的新方向。本文在理论上推导了在特定边界条件下,温度变化对梁和板结构固有频率影响的方程。基于Kanai-Tajimi模型和三角级数迭加法人工模拟了地震波,在人工模拟地震作用下分析了地铁车站抗震性能。计算表明水平方向地震作用对拱脚和墙脚应力影响较大,拱脚水平方向应力和墙脚水平方向应力分别为初始应力的1.46倍和1.61倍,拱脚竖直方向应力和墙脚竖直方向应力分别为初始应力的1.34倍和1.59倍;竖直方向地震作用对拱顶、拱脚、中隔板跨中、底板跨中、墙脚水平方向应力均有较大影响,对底板跨中水平方向应力影响最大,达到初始应力的3.30倍;对拱脚和墙脚竖直方向应力有较大影响,最大应力分别为初始应力的2.78和2.72倍。同时考虑温度因素的影响,20℃的温度变化对地铁车站结构地震作用应力影响最大达到9.6%,但应力幅值只0.24MPa。 首次提出了地铁车站结构健康监测设计方法,并结合北京地铁10号线国贸站建立国贸站健康监测系统。主要监测结构温度、应变、裂缝、徐变等。采集到大量监测数据,并对数据进行了分析。光纤光栅传感器和振弦传感器监测到的同一部位温度和应变数据吻合良好,获得结构受力体系变化时结构应变的变化,以及监测到异常荷载。表明监测系统中布设传感器性能可靠,监测数据可信。 开发了基于OpenGL和GIS技术开发的国贸站结构健康监测系统。该系统能采集、分析、管理数据;能实现危险状况预警。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TU317

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江军,黄法大,赵伟明,张晓沪;上海徐浦大桥测量监控技术[J];测绘通报;1999年05期
2 毕卫红,郎利影;桥梁检测中光纤传感技术的研究综述[J];传感器世界;2002年06期
3 李彬;刘晶波;尹骁;;双层地铁车站的强地震反应分析[J];地下空间与工程学报;2005年05期
4 周林聪,陈龙珠,宫必宁;地下结构地震模拟振动台试验研究[J];地下空间;2005年02期
5 国胜兵,赵毅,赵跃堂,刘建新,王明洋;地下结构在竖向和水平地震荷载作用下的动力分析[J];地下空间;2002年04期
6 江近仁,洪峰;功率谱与反应谱的转换和人造地震波[J];地震工程与工程振动;1984年03期
7 欧进萍,牛荻涛,杜修力;设计用随机地震动的模型及其参数确定[J];地震工程与工程振动;1991年03期
8 李宏男,李东升;土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断述评[J];地震工程与工程振动;2002年03期
9 曹炳政,罗奇峰,马硕,刘晶波;神户大开地铁车站的地震反应分析[J];地震工程与工程振动;2002年04期
10 左云,陈明宪,赵跃宇;桥梁健康监测及传感器的优化布置[J];公路;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈彦君;常明华;;哈尔滨西环松花江大桥索塔挠度变形观测[A];中国公路学会2003年学术年会论文集[C];2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马可栓;丁烈云;彭畅;;越江隧道泥水盾构施工引起地层移动的有限元分析[J];西安交通大学学报;2007年09期
2 刘德馨;滑动摩擦和弹塑性阻尼器相结合的基础隔震体系[J];四川建筑科学研究;1992年02期
3 吴大宏,赵人达;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究初探[J];四川建筑科学研究;2002年03期
4 张安勤;数据挖掘与进化算法[J];安徽教育学院学报;2002年03期
5 程家兴,陈万里;列车控制问题的计算分析及自适应算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2002年02期
6 蒋中;遗传算法在PID参数优化中的应用[J];安徽建筑工业学院学报;2000年01期
7 程华才,梅传江,赵永宽;吊杆拱桥更换拉索工程的施工工艺[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2003年02期
8 阮怀忠,张建中;基于改进遗传算法的TSP问题求解[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2003年04期
9 陈杰,周冬华;浮点数编码的遗传算法在模糊控制器参数寻优中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年02期
10 李义,蔡敏,胡俊;桥梁评价系统的研究与开发[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张子明;郑国芳;田为军;;混凝土温度特性参数的反分析[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
2 杨和振;李华军;黄维平;;基于动力响应测试的海洋平台结构损伤诊断[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
3 李华军;杨和振;;海洋平台结构参数识别和损伤诊断技术的研究进展[A];工程力学学术研讨会论文集[C];2004年
4 田占东;张振宇;;用遗传算法确定反应速率方程参数[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
5 刘洁;李小昱;李培武;王为;张荣荣;张军;;数据处理方法在近红外光谱分析中的应用进展[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
6 刘大为;蔡国伟;刘德福;丁丽娟;;基于改进遗传算法的配电网电容器优化投切[A];2007中国电机工程学会电力系统自动化专委会供用电管理自动化学科组(分专委会)二届三次会议论文集[C];2007年
7 鲁放;何世伟;;遗传算法在公交小区专线选线问题中的应用[A];第四届中国青年运筹与管理学者大会论文集[C];2001年
8 詹树林;钱晓倩;;起始养护时间对混凝土早期收缩的影响[A];第三届全国商品混凝土信息技术交流大会暨2006全国商品混凝土年会论文集[C];2006年
9 钱晓倩;朱耀台;詹树林;;现代混凝土早期收缩裂缝形成机理及控裂理念[A];2007'中国商品混凝土可持续发展论坛论文集[C];2007年
10 黄晓敏;何天淳;程郝明;陈彦江;;CFRC梁拉敏性试验研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(9)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈莉;KDD中的几个关键问题研究[D];西安电子科技大学;2003年
2 岳东杰;水利水电工程变形监测中GPS技术与数据处理研究[D];河海大学;2006年
3 丁睿;工程健康监测的分布式光纤传感技术及应用研究[D];四川大学;2005年
4 徐东亮;机敏混凝土结构的电阻率层析成像研究[D];武汉理工大学;2006年
5 蒋华;基于静力测试数据的桥梁结构损伤识别与评定理论研究[D];西南交通大学;2005年
6 刘西军;大体积混凝土温度场温度应力仿真分析[D];浙江大学;2005年
7 杨迪雄;隔震结构优化设计和工程数值方法中的混沌[D];大连理工大学;2004年
8 邱颖;自适应神经智能方法及其在结构损伤诊断中的应用[D];河海大学;2005年
9 李昕;供水系统地震可靠性分析[D];大连理工大学;2000年
10 郭健;基于小波分析的结构损伤识别方法研究[D];浙江大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张宇辉;桥梁结构健康监测技术与方法研究[D];湖南大学;2005年
2 陈志为;基于统计模式识别技术的结构异常检验[D];福州大学;2006年
3 段林;变剪模与粘弹性场地土地震反应分析[D];湖南大学;2007年
4 岑成汉;地下厂房区初始地应力反演回归分析[D];河海大学;2007年
5 王建萍;RBF神经网络在平面桁架损伤检测中的应用研究[D];河北农业大学;2005年
6 范进胜;神经网络在钢筋混凝土框架结构损伤检测中的应用研究[D];河北农业大学;2005年
7 霍立飞;基于频率的自由—弹性支承杆损伤识别方法研究[D];长沙理工大学;2004年
8 朱宝训;大型桥梁健康诊断测量若干问题的研究[D];西南交通大学;2005年
9 刘昭清;基于神经网络的浅埋框架结构损伤诊断方法的研究[D];西南交通大学;2005年
10 杨晓燕;钢管混凝土拱桥运营状况监测与报警系统软件研究[D];西南交通大学;2005年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李宏男,李东升;土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断述评[J];地震工程与工程振动;2002年03期
2 孙鸿敏,李宏男;土木工程结构健康监测研究进展[J];防灾减灾工程学报;2003年03期
3 丁勇;施斌;隋海波;;隧道结构健康监测系统与光纤传感技术[J];防灾减灾工程学报;2005年04期
4 卢木;混凝土耐久性研究现状和研究方向[J];工业建筑;1997年05期
5 于德湖,郑文忠,杜晓鸣;预应力混凝土结构长期损失若干计算方法的分析比较[J];哈尔滨建筑大学学报;2000年02期
6 黄壮飞;预应力混凝土的非自由收缩、徐变变形影响预应力损失的计算方法[J];煤矿设计;2000年05期
7 龚维明,章丛俊,刘郁馨;预应力长期损失的灰色预测[J];南京建筑工程学院学报(自然科学版);1996年01期
8 郭举,李光瑞,马杰;预应力损失计算及其简化[J];济南大学学报(自然科学版);2004年03期
9 范立础,杜国华,马健中;斜拉桥索力优化及非线性理想倒退分析[J];重庆交通学院学报;1992年01期
10 李爱群,缪长青,李兆霞,韩晓林,吴胜东,吉林,杨玉冬;润扬长江大桥结构健康监测系统研究[J];东南大学学报(自然科学版);2003年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈德伟;郑信光;项海帆;;施工控制在甬江斜拉桥施工中的应用[A];全国桥梁结构学术大会论文集(上册)[C];1992年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 丁睿;工程健康监测的分布式光纤传感技术及应用研究[D];四川大学;2005年
2 孙丽;光纤光栅传感技术与工程应用研究[D];大连理工大学;2006年
3 任亮;光纤光栅传感技术在结构健康监测中的应用[D];大连理工大学;2008年
4 赵德海;巨型压力钢管取消伸缩节研究及厂房结构静动力分析[D];大连理工大学;2001年
5 胡狄;预应力混凝土桥梁徐变效应分析[D];中南大学;2003年
6 罗月静;大跨度钢管混凝土拱桥施工控制研究[D];广西大学;2004年
7 杨磊;混凝土坝施工期冷却水管降温及温控优化研究[D];武汉大学;2005年
8 官万轶;斜拉桥施工过程的预测与控制方法研究[D];华南理工大学;2000年
9 马跃峰;基于水化度的混凝土温度与应力研究[D];河海大学;2006年
10 王海军;水电站厂房组合结构分析与动态识别[D];天津大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗后兵;大跨度屋盖支承结构施工期的仿真分析与监测[D];华中科技大学;2006年
2 蔡佳骏;联拱隧道结构稳定性分析及施工监控监测技术研究[D];武汉理工大学;2005年
3 肖阳;水电站蜗壳结构非线性分析与设计优化[D];大连理工大学;2004年
4 阳芳;大型水电站水轮机蜗壳结构研究[D];武汉大学;2004年
5 李全林;日照下混凝土箱梁温度场和温度应力研究[D];湖南大学;2004年
6 李文富;大型水电站充水预压蜗壳结构优化分析研究[D];天津大学;2003年
7 杨小永;高速公路隧道围岩稳定性研究[D];长安大学;2004年
8 刘大刚;数码摄影技术在隧道位移信息采集中的研究与应用[D];西南交通大学;2004年
9 王会永;连续刚构桥箱梁腹板开裂成因分析及应力限值研究[D];长沙理工大学;2005年
10 杨志强;混凝土箱梁裂缝成因分析[D];西南交通大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴大宏,赵人达;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究初探[J];四川建筑科学研究;2002年03期
2 林永国,廖少明,刘国彬;地铁隧道纵向变形影响因素的探讨[J];地下空间;2000年04期
3 周健,苏燕,董鹏;软土地层地铁及地下构筑物抗震动力分析研究现状[J];地下空间;2003年02期
4 陈实,徐国彬,高日;列车振动对铁路沿线结构物影响的动力分析[J];北方交通大学学报;1998年04期
5 周智,欧进萍;土木工程智能健康监测与诊断系统[J];传感器技术;2001年11期
6 许国辉,余春林;卡尔曼滤波模型的建立及其在施工变形测量中的应用[J];测绘通报;2004年04期
7 姜绍飞,刘奎浩,廖云,贾连光;基于概率神经网络的悬索桥损伤定位研究[J];东北大学学报(自然科学版);2002年05期
8 于荣金;光子学和光子技术[J];燕山大学学报;1998年01期
9 江近仁,洪峰;功率谱与反应谱的转换和人造地震波[J];地震工程与工程振动;1984年03期
10 王亚勇,李虹;考虑场地特征的强震地面运动参数的统计分析[J];地震工程与工程振动;1986年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王常晶;姬美秀;陈云敏;;列车荷载作用下饱和软粘土地基的附加沉降[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱永全;冯卫星;陈豪雄;;地铁西单车站横通道开口段结构的有限元分析[J];铁道标准设计;1993年01期
2 黄桂兴,那艳玲;东北地区地铁车站通风空调方案对比分析[J];铁路工程造价管理;2005年05期
3 孙增田;程强;李华;;屏蔽门接轨保护及绝缘保护必要性分析[J];城市轨道交通研究;2006年07期
4 殷位洋;裴欢;;地铁车站轨行区伤亡事故的快速处置[J];现代城市轨道交通;2007年02期
5 王亮;张海青;;城市公共空间的人性化设计——浅析沈阳地铁一号线3号出入口广场设计方案[J];沈阳建筑大学学报(社会科学版);2008年04期
6 王越;戚承志;;竖向地震分量对于地铁站动力反应影响的研究[J];山西建筑;2009年01期
7 段东旭;杨政忠;;天津地铁车站深基坑围护施工技术[J];路基工程;2009年01期
8 王锋;余惠林;赵晓华;路璐;;关于地铁车站站台限界的探讨[J];铁道标准设计;2009年02期
9 陈学峰;;中洞法暗挖地铁车站全工序地表沉降的研究分析[J];铁道标准设计;2009年10期
10 史小俊;;地铁车站应对大客流的组织措施[J];城市轨道交通研究;2009年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 忻鼎康;胡祖光;邓景纹;张安安;;中山北路地铁车站预应力有限元分析[A];第十二届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C];2003年
2 白廷辉;刘国彬;刘朝明;吴玉怀;于宿海;刘涛;史世雍;姜向红;张国峰;陈昌祺;;地铁车站建设安全及风险控制技术[A];中国城市轨道交通新技术(第三集)[C];2009年
3 何雪松;;地铁车站深基坑钢支撑置换技术[A];2009中国城市地下空间开发高峰论坛论文集[C];2009年
4 路美丽;刘维宁;乐贵平;;结合盾构法建造地铁车站的方案设计[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年
5 史聪灵;钟茂华;涂旭炜;邓云峰;符泰然;;深埋岛式地铁车站站台火灾时烟气蔓延数值分析[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
6 张慧艳;;地铁车站环控系统设计中的消声、隔声和隔振分析处理[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会资料集[C];2010年
7 江泳;朱颖心;;利用RWI确定地铁车站全年空调参数的方法[A];全国暖通空调制冷2000年学术年会论文集[C];2000年
8 周乐敏;;盖挖法在闹市中心地铁车站工程的设计与运用[A];施工机械化新技术交流会论文集(第十一辑)[C];2010年
9 杨艳青;;盾构法建造塔柱式地铁车站可行性研究[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年
10 王明胜;倪冰玉;;某地铁车站浅埋暗挖优化方案的论证[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 杜一鸣;沈阳地铁站装修最高标准1500元/㎡[N];沈阳日报;2009年
2 田豆豆 杨柳 郑群华;武汉金银潭地铁车站“零渗水”的秘密[N];中国建材报;2010年
3 昱含;地铁车站细节设计应更加人性化[N];人民铁道;2011年
4 记者 于海;地铁车站8月份惊艳呈现[N];沈阳日报;2009年
5 记者 孔祥文 通讯员 应爱武;广州东山口站打破国内无盾构拓建地铁车站历史[N];中国铁道建筑报;2010年
6 王志华;地铁车站安装绿色照明[N];北京日报;2003年
7 易论;3毫米的创举[N];中华建筑报;2008年
8 记者 张文君;省会新客站下方地铁站方案出炉[N];河北经济日报;2009年
9 曹霁阳;将收集废热节能取暖[N];北方时报;2011年
10 记者 刘冕;三类情况地铁车站将限流[N];北京日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曲树盛;地铁车站在内爆炸作用下的结构响应与破坏及地面振动研究[D];天津大学;2012年
2 张波;地铁车站地震破坏机理及密贴组合结构的地震响应研究[D];北京工业大学;2012年
3 周耀;地铁车站结构健康监测研究[D];北京交通大学;2008年
4 高占凤;大型结构健康监测中信息获取及处理的智能化研究[D];北京交通大学;2010年
5 邱自学;SMA传感、驱动性能及其结构健康监测技术研究[D];南京理工大学;2002年
6 何伟;地下结构地震响应及其与地表建筑的影响研究[D];大连理工大学;2011年
7 王强;Lamb波时间反转方法及其在结构健康监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2009年
8 王春;地铁车站通风与火灾三维数值模拟研究[D];西南交通大学;2005年
9 刘建;基于含金属芯压电纤维与Lamb波的结构健康监测技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
10 蒋济同;海洋平台的模态参数识别与损伤诊断研究[D];中国海洋大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 林辉;既有地铁车站结构受隧洞穿越影响的抗震性能分析[D];北京建筑工程学院;2011年
2 张伟伟;恐怖爆炸荷载作用下地铁车站的冲击反应与防护技术研究[D];山东科技大学;2010年
3 潘佩君;不均匀地层地铁车站结构内力分析和减少沉降方法研究[D];安徽理工大学;2011年
4 董晓净;基于网络排队模型与控制体模型的地铁车站乘客应急疏散能力瓶颈识别方法[D];北京交通大学;2012年
5 彭地;地铁车站内部公共空间的场所营造[D];西南交通大学;2012年
6 张世乾;从人性化角度审视地铁车站设计[D];大连理工大学;2012年
7 郭恒;地铁车站地震响应离心机模型试验研究[D];浙江大学;2012年
8 魏平;疲劳寿命计在结构健康监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2004年
9 王洽亲;2010上海世博会英国馆结构健康监测研究[D];浙江大学;2011年
10 王锋;地铁车站公共区通风空调系统智能控制的研究[D];北京建筑工程学院;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026