基于GPS的大跨度桥梁健康监测系统研究

【摘要】：近年来,随着国民经济的发展,越来越多的大跨度桥梁进入了人们的视野,桥梁健康监测一跃成为土木工程界研究的热点,而GPS定位技术的飞速发展正好给桥梁健康监测注入了新的血液。因此,基于GPS的大跨度桥梁健康监测系统应运而生,并且已经取得了一定的进展。随着监测技术的不断提高,监测数据的容量急剧上升,为了使监测数据及分析结果有更直观的输出形式,监测可视化也逐渐进入了桥梁健康监测系统的范畴。 首先,本文从介绍桥梁健康监测的概念入手,分析了桥梁健康监测的目的、意义及必要性,详细介绍了作为系统构建所需的相关学科内容,如GPS定位、OpenGL可视化、桥梁结构分析及健康评估等。 其次,从桥梁健康监测系统的设计准则出发,提出了一套完整的基于GPS大跨度桥梁健康监测系统的总体设计方案。包括系统应具备的硬件组成和软件组成、监测项目方案的制定方法及GPS测点的布置、适合基于GPS桥梁监测系统的数据采集和传输方案、系统运行过程中要进行的数据处理和分析。 然后,作为本文研究的重点,以三跨两铰悬索桥为例,开发了一套桥梁位移实时监测的动态演示系统。系统以Visual C++ 6.0为开发工具,OpenGL为图形接口,并利用OpenGL提供的实体建模、光照、纹理映射的一系列先进特性,通过监测数据计算出整个桥梁的瞬时形态,实时进行实体建模,动态显示桥梁的即时三维状态和测点的时程曲线,并且添加了系统的启动、停止、退出、视图选择、尺寸缩放等的一些附加功能。 最后,对桥梁健康评估系统中结构位移反演结构受力功能进行了初步的构想,而且对桥梁结构动态特性分析进行了研究。然后从桥梁健康评估系统要实现的功能出发,总体上把握桥梁健康评估系统的构建流程,分析了其功能组成,并介绍了预警功能的实现方法。