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《武汉理工大学》 2010年
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大跨悬索桥安全监测方法及体系研究与应用

岳丽娜  
【摘要】: 我国目前已经进入土木工程建设的大规模发展时期。地锚式悬索桥由于构造简单,受力明确,材料利用效率高,已经成为跨径超过千米桥型的最有利竞争者。我国大跨度悬索桥的建设规模及设计、施工水平均已达到世界先进水平。大跨悬索桥的健康与安全运营成为大家关注的重点问题。随着传感测试技术、数据分析处理技术、计算机网络技术、系统集成技术的发展,桥梁健康监测关于传感测试元件、海量数据处理等难题得到解决,桥梁监测的软、硬件条件都发生了大的改变,使得桥梁健康监测成为可能。 我国的大跨悬索桥修建起步较晚。大部分大跨悬索桥投入运营不到二十年。欧美大部分悬索桥已经服役几十甚至上百年,运营期间出现了大量病害甚至危害结构安全。本文主要进行了以下几个方面的研究: (一)结构安全影响因素分析及安全监测系统监测内容研究 1.针对大跨悬索桥结构体系特点,对大跨悬索桥各构件体系,包括:缆索体系、锚碇体系、主塔体系、加劲梁体系进行结构安全影响因素分析。 2.根据结构安全影响因素分析结果及主要病害情况,确定大跨悬索桥安全监测在线监测内容及定期检测内容。 (二)既有大跨悬索桥运营期安全监测系统及监测手段研究 1.我国大跨悬索桥运营时间短,相关经验资料积累少,本文详细调研分析了欧美及日本大跨悬索桥运营期间技术状况及相关安全监测系统技术手段。 2.目前大跨悬索桥“生命线”-主缆无有效监测手段,完全依赖于耗费人力、财力、影响交通的开放式检查;吊索索力无长期实时在线监测手段,仅可进行定期检测。大部分监测系统仍采用电类传感器。大跨悬索桥安全监测系统面临主要技术指标缺乏实时在线监测手段的现状。 (三)多项针对大跨悬索桥远程实时在线光纤光栅(FBG)传感技术研究 1.结合主缆内部钢丝构成及工作状态,基于FBG传感测试技术,研发了主缆内部钢丝应变温度监测系统。 2.针对悬索桥吊索索力无长期实时在线监测手段的现状,研发了新型FBG应变传感器长期实时在线监测,振动索力传感器标定测试吊索索力的新方法。 3.针对悬索桥新型无粘结可更换预应力锚固体系,研制了长效监测FBG压力传感器,对锚索索力进行实时在线监测,真正实现预应力锚固体系的可更换。 5.对大跨悬索桥主塔、主梁应变采用FBG埋入式应变传感器及FBG表面式应变传感器进行监测。对于主梁、主塔、吊索、主缆温度场分别采用专用FBG温度传感器进行实时在线监测。 6.采用FBG高速解调仪器结合专用FBG传感器,监测吊索、锚索索股、锚箱吊耳的疲劳应力。 (四)监测内容完善的大跨悬索桥长期安全监测系统研究 将研发的FBG传感系统应用于武汉阳逻长江公路大桥健康监测系统,构建了监测内容完善、规模较大的长期实时在线监测系统。为大规模采用先进FBG传感测试技术的大跨悬索桥健康与安全监测系统。分析各监测子系统监测数据,证明各子系统工作正常,监测数据准确有效。 (五)实用大跨悬索桥安全状况评估系统研究 针对大跨悬索桥安全状况评估的实际需要,提出了在线监测与定期检测数据相结合的评估策略。充分发挥监测系统长期实时在线监测数据及离线检测数据的功能,确定了各层次指标评估标准及各层指标权重,开发了适用于武汉阳逻长江大桥的安全状况评估系统。为其他大跨悬索桥安全状况评估提供借鉴。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U448.25;U446

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【引证文献】
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