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《南京理工大学》 2004年
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战时桥梁损伤监测及其系统设计

唐亚鸣  
【摘要】:战时桥梁损伤监测是一个新的综合课题,涉及到桥梁结构、损伤检测、武器弹药等多个学科。利用现代先进的检测技术快速、准确地监测桥梁的损伤,是桥梁军事交通安全的重要保证,为快速抢修和桥梁毁伤评估提供了依据。 本文分析了桥梁在战争中的战略地位,回顾了桥梁监测的由来、桥梁监测系统的研究概况,桥梁健康监测的概念和内容,监测系统的组成。介绍了弹药毁伤桥梁钢筋混凝土结构的研究方法和现状。 系统介绍了弹药的种类和毁伤方式,研究了两种弹药新型多重命中体制,分析了典型的弹药侵彻的实验,得到了弹药侵彻靶板的速度、能量和动量损失与着靶速度的关系。研究了弹药侵彻加速度的测试方法,研究了弹丸侵彻混凝土的过程,典型炸药爆炸的理论分析和有限元仿真。 分析了弹丸冲击桥梁的动态响应,用有限元方法对钝头弹冲击梁的过程进行了仿真,得到了梁的破坏过程,梁的应变云图,测点的速度、加速度和位移响应。分析了弹药爆炸混凝土各测点的动态响应。通过监测桥梁的局部动态响应可以评估弹药对桥梁的损伤。针对弹丸对桥梁冲击或爆炸对桥梁的整体性能的破坏,提出了监测输入桥梁的能量的方法来评估弹药对桥梁整体性能破坏的程度。 在分析几种目前常用拉索检测方法的基础上,提出了直接检测拉索内部钢丝的应变来监测拉索动态载荷的新方法,该方法克服了频率法只能检测拉索恒载的缺点。进行了应变计安装于拉索钢丝的疲劳实验和动态载荷测试。 分析了战时桥梁监测战场环境的复杂性,提出战时损伤监测系统设计的基本要求,介绍几种适合战时检测的传感器。阐述了战时传感器传输系统的布设方法,以提高战时监测系统的可靠性和战场生存率。提出了建立战时无线监测系统的技术方法,进行了无线数字传输的设计和实验测试。 分析了无线供能的方法,介绍了无线振动发电的原理和测试结果,提出了利用弹药冲击载荷发电的无线压电陶瓷电源供电的方法,进行了能量的理论分析,研究了能量存贮的方法。制作了原理样机,进行了冲击载荷下的供能实验。为桥梁无线动态监测的无线供能提供了新的技术方法。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:U442

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