【摘要】： 桥梁设计理论和施工技术的不断进步使得桥梁跨度不断有新的突破,结构形式也日趋复杂,作为生命线工程中的桥梁健康监测工作显得尤为必要和迫切。传感器系统是桥梁结构健康监测系统的重要组成部分,传感器优化布设作为目前桥梁健康监测的一个研究热点。本文以涪陵乌江二桥为工程背景,以乌江二桥健康监测系统为研究对象,重点探讨了其健康监测系统中关键子系统—传感器系统的优化布置。 首先,建立全桥有限元模型对结构进行静力分析,并基于此模型分析了结构在典型荷载作用下的主要静力响应,找到结构的关键部位。以结构分析结果为主要依据参考类似桥梁的运营服役情况,得出该桥位移、应力、索力及温度的传感器布置方案。 其次,采用Ansys有限元软件建立空间板壳模型,对整体结构进行了模态分析,按照模态动能法最初理论找出全桥各阶振型下振幅极值点的位置,结合类似桥梁的监测经验,确定出该桥的动力传感器布置方案。 最后,汇总全桥监测项目包括静力响应、环境监测、动力响应以及相应布置位置,结合目前传感器的发展水平,确定出适合本桥的传感器类型。 【关键词】：健康监测系统 斜拉桥 传感器 静动力响应
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U446.2
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2009.124053
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 桥梁健康监测研究的现状8-13
• 1.1.1 桥梁健康监测系统构成8-9
• 1.1.2 桥梁健康监测国内外发展概况9-12
• 1.1.3 桥梁健康监测必要性与迫切性12-13
• 1.2 传感器选择及其布置优化13-15
• 1.2.1 传感器系统13
• 1.2.2 传感器布置的原则13-15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 1.3.1 本文研究的目的和意义15
• 1.3.2 本文研究的主要内容15-17
• 第二章 斜拉桥健康监测相关内容17-32
• 2.1 桥梁健康监测系统监测项目17-26
• 2.1.1 监测项目的设计准则17-18
• 2.1.2 桥梁远程监测测点布置原则18-19
• 2.1.3 常见监测桥型的监测部位及监测内容19-21
• 2.1.4 桥梁结构状态参数监测的主要内容和传感器的确定21-26
• 2.2 斜拉桥健康监测的内容26-29
• 2.2.1 大跨桥梁监测项目的选择因素26-27
• 2.2.2 大跨斜拉桥的主要监测项目27-28
• 2.2.3 大跨斜拉桥健康监测的等级28-29
• 2.3 斜拉桥传感器布置的相关内容29-31
• 2.3.1 传感器测点优化29
• 2.3.2 传感器选型原则29-30
• 2.3.3 传感器布置的主要依据30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 乌江二桥静力特性分析及传感器优化布置32-56
• 3.1 乌江二桥健康监测传感器布置概述32
• 3.2 乌江二桥工程概况32-34
• 3.2.1 概况32-33
• 3.2.2 技术标准33-34
• 3.2.3 主要材料34
• 3.3 静力分析有限元模型的建立34-37
• 3.3.1 计算荷载及结构参数34-36
• 3.3.2 结构有限元模型36-37
• 3.4 乌江二桥静力传感器优化布置37-55
• 3.4.1 位移传感器优化布置37-41
• 3.4.2 应力传感器优化布置41-44
• 3.4.3 索力传感器优化布置44-48
• 3.4.4 温度传感器优化布置48-55
• 3.5 本章小结55-56
• 第四章 乌江二桥动力特性分析及传感器优化布置56-74
• 4.1 大跨度斜拉桥动力特性分析56
• 4.1.1 大跨度斜拉桥动力特性的特点56
• 4.1.2 大跨斜拉桥动力行为方面的特殊性56
• 4.2 斜拉桥动力特性有限元模型的实现56-62
• 4.2.1 斜拉桥有限元计算方法56-60
• 4.2.2 斜拉桥动力分析中常用的模型60-62
• 4.3 动力计算有限元模型的建立62-67
• 4.3.1 乌江二桥有限元模型所采用的单元简介62-65
• 4.3.2 乌江二桥空间有限元模型65-67
• 4.4 自振特性分析计算67-71
• 4.4.1 自振特性分析原理67
• 4.4.2 自振特性计算结果67-71
• 4.5 乌江二桥振动传感器优化布置71-73
• 4.5.1 动力加速度传感器优化布置71-72
• 4.5.2 乌江二桥振动传感器的布置72-73
• 4.6 本章小结73-74
• 第五章 乌江二桥健康监测传感器系统组成74-80
• 5.1 大跨度斜拉桥健康监测系统的设计概要74-75
• 5.2 乌江二桥传感器监测系统的组成75-79
• 5.2.1 监测项目汇总75-77
• 5.2.2 传感器的选择77-79
• 5.3 本章小结79-80
• 第六章 总结与展望80-82
• 6.1 取得的主要成果80
• 6.2 后需研究工作展望80-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-85
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果85